分步讨论弹簧振子在从C→O运动过程中的位移、回复力、加速度、速度、动
能、势能和总能量的变化规律。①从C到O运动中,位移的方向如何大小如何变化由C到O运动过程中,位移方向由O→C,随着振子不断地向O靠近,位移越来
越小。②从C到O运动过程中,小球所受的回复力有什么特点
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小球共受三个力:弹簧的拉力、杆的支持力和小球的重力,而重力和支持力已
相互平衡,所以回复力由弹簧弹力提供。
所以从C→O过程中,据胡克定律得到:物体所受的合力变小,方向指向平衡
位置。
③从C到O运动过程中,振子的加速度方向如何大小如何变
据牛顿第二定律得,小球从C到O运动过程中,加速度变小,方向指向平衡位
置。
④从C→O过程中,速度方向如何大小如何变化
因为物体的速度方向与运动方向一致,从C到O运动过程中,速度方向是从C→
O。随着振子不断地向O靠近,弹簧势能转化为动能,所以小球的速度越来越大。
⑤从C→O过程中,动能大小如何变化
动能是标量,从C→O,大小变化是越来越大。
⑥从C→O过程中,势能大小如何变化
势能是标量,从C→O,大小变化是越来越小。
⑦从C→O过程中,总能量大小如何变化
(让学生讨论分析振子从O→B,从B→O,从O→A的运动情况,要求学生填写
表格,并检查所填内容是否正确)
振子的运动
C→OO→BB→OO→C
对O点位移的方向怎样?大小如何变化?回复力的方向怎样?大小如何变化?加速度的方向怎样?大小如何变化?
向右减小
向左减小
向左减小
向左增大
向右增大
向右增大
向左减小
向右减小
向右减小
向右增大
向左增大
向左增大
速度的方向怎样?大小如何变化?
向左增大
向左减小
向右增大
向右减小
振子的动能
增大减小增大减小
弹簧的势能
减小增大减小增大
系统总能量
不变不变不变不变
总结:回复力的方向始终指向平衡位置,加速度的方向与回复力的方向相同,也始终指向平衡位置。
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回复力与加速度的方向总是与位移方向相反。
速度方向与位移方向有时一致,有时相反;速度方向与回复力、加速度的方向
也是有时一致,有时相反。因而速度的方向与其它各物理量的方向间没有必然联系。
在四个阶段中,x、F、a、v、Ek、Ep、E的大小变化可分为两组,x、F、a、Ep为一组,v、Ek为另一组,每组中各量的变化步调一致,两组间的变化步调相反。整个过程中总能量保持不变。
当物体向着平衡位置运动时,a、v同向,振子做r