1.弹簧振子 (1)周期.与振幅无关.只由振子质量和弹簧的劲度决定. (2)可以证明.竖直放置的弹簧振子的振动也是简谐运动.周期公式也是.这个结论可以直接使用. (3)在水平方向上振动的弹簧振子的回复力是弹簧的弹力,在竖直方向上振动的弹簧振子的回复力是弹簧弹力和重力的合力. [例1] 有一弹簧振子做简谐运动.则 ( ) A.加速度最大时.速度最大 B.速度最大时.位移最大 C.位移最大时.回复力最大 D.回复力最大时.加速度最大 解析:振子加速度最大时.处在最大位移处.此时振子的速度为零.由F= - kx知道.此时振子所受回复力最大.所以选项A错.C.D对.振子速度最大时.是经过平衡位置时.此时位移为零.所以选项B错.故正确选项为C.D 点评:分析振动过程中各物理量如何变化时.一定要以位移为桥梁理清各物理量间的关系:位移增大时.回复力.加速度.势能均增大.速度.动量.动能均减小,位移减小时.回复力.加速度.势能均减小.速度.动量.动能均增大.各矢量均在其值为零时改变方向.如速度.动量均在最大位移处改变方向.位移.回复力.加速度均在平衡位置改变方向. [例2] 试证明竖直方向的弹簧振子的振动是简谐运动. 解析:如图所示.设振子的平衡位置为O.向下方向为正方向.此时弹簧的形变为 .根据胡克定律及平衡条件有 ① 当振子向下偏离平衡位置为时.回复力为 ② 将①代人②得:.可见.重物振动时的受力符合简谐运动的条件. 点评:(1)分析一个振动是否为简谐运动.关键是判断它的回复力是否满足其大小与位移成正比.方向总与位移方向相反.证明思路为:确定物体静止时的位置--即为平衡位置.考查振动物体在任一点受到回复力的特点是否满足.(2)还要知道中的k是个比例系数.是由振动系统本身决定的.不仅仅是指弹簧的劲度系数.关于这点.在这里应理解为是简谐运动回复力的定义式.而且产生简谐运动的回复力可以是一个力.也可以是某个力的分力或几个力的合力.此题中的回复力为弹力和重力的合力. [例3] 如图所示.质量为m的小球放在劲度为k的轻弹簧上.使小球上下振动而又始终未脱离弹簧.(1)最大振幅A是多大?(2)在这个振幅下弹簧对小球的最大弹力Fm是多大? 解析:该振动的回复力是弹簧弹力和重力的合力.在平衡位置弹力和重力等大反向.合力为零,在平衡位置以下.弹力大于重力.F- mg=ma.越往下弹力越大,在平衡位置以上.弹力小于重力.mg-F=ma.越往上弹力越小.平衡位置和振动的振幅大小无关.因此振幅越大.在最高点处小球所受的弹力越小.极端情况是在最高点处小球刚好未离开弹簧.弹力为零.合力就是重力.这时弹簧恰好为原长. (1)最大振幅应满足kA=mg. A= (2)小球在最高点和最低点所受回复力大小相同.所以有:Fm-mg=mg.Fm=2mg [例4]弹簧振子以O点为平衡位置在B.C两点之间做简谐运动.B.C相距20 cm.某时刻振子处于B点.经过0.5 s.振子首次到达C点.求: (1)振动的周期和频率, (2)振子在5 s内通过的路程及位移大小, (3)振子在B点的加速度大小跟它距O点4 cm处P点的加速度大小的比值. 解析:(1)设振幅为A.由题意BC=2A=10 cm.所以A=10 cm.振子从B到C所用时间t=0.5s.为周期T的一半.所以T=1.0s,f=1/T=1.0Hz. (2)振子在1个周期内通过的路程为4A.故在t=5s=5T内通过的路程s=t/T×4A=200cm.5 s内振子振动了5个周期.5s末振子仍处在B点.所以它偏离平衡位置的位移大小为10cm. (3)振子加速度.a∝x.所以aB:aP=xB:xp=10:4=5:2. [例5]一弹簧振子做简谐运动.周期为T A.若t时刻和(t+△t)时刻振子运动速度的大小相等.方向相反.则Δt一定等于T/2的整数倍 D.若t时刻和(t+△t)时刻振子运动位移的大小相等.方向相同.则△t一定等于T的整数倍 C.若△t=T/2.则在t时刻和(t-△t)时刻弹簧的长度一定相等 D.若△t=T.则在t时刻和(t-△t)时刻振子运动的加速度一定相同 解析:若△t=T/2或△t=nT-T/2.(n=1.2.3....).则在t 和(t+△t)两时刻振子必在关于干衡位置对称的两位置.这两时刻.振子的位移.回复力.加速度.速度等均大小相等.方向相反.但在这两时刻弹簧的长度并不一定相等(只有当振子在t和(t-△t)两时刻均在平衡位置时.弹簧长度才相等).反过来.若在t和(t-△t).两时刻振子的位移和速度均大小相等.方向相反.则△t一定等于△t=T/2的奇数倍.即△t=(2n-1)T/2(n=1.2.3-).如果仅仅是振子的速度在t 和(t+△t).两时刻大小相等方向相反.那么不能得出△t=(2n一1)T/2.更不能得出△t=nT/2.根据以上分析.A.C选项均错. 若t和(t+△t)时刻.振子的位移.速度等均相同.则△t=nT(n=1.2..3-).但仅仅根据两时刻振子的位移相同.不能得出△t=nT.所以B这项错.若△t=T.在t和(t+△t)两时刻.振子的位移.回复力.加速度.速度等均大 小相等方向相同.D选项正确. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

某同学想“探究影响弹簧振子周期的因素”,以下是他探究弹簧振子的周期T与振子质量m关系的实验.取一根轻弹簧,上端固定在铁架台上,下端系一金属小球,让小球在竖直方向离开平衡位置(在弹性限度范围内)放手后,小球在竖直方向做简谐运动(此装置也称为竖直弹簧振子),他在只改变小球质量的情况下,多次换上不同质量的小球,测得六组比较理想的周期T与小球质量m的数据,并标在以m为横坐标,T2为纵坐标的坐标纸上,即图中用“×”表示的点.请你协助他完成以下几个问题:
(1)请你进行一下合理地猜想,影响弹簧振子周期的因素有哪些(至少写出两个)?
弹簧的劲度系数、振子的质量
弹簧的劲度系数、振子的质量

(2)他探究“弹簧振子的周期T与振子质量m关系”的实验时采用一种主要的实验方法是:
B
B

A.比较法      B.控制变量法
C.替代法      D.模拟法
(3)根据图中给出的数据点作出T2与m的关系图线.
(4)假设图中图线的斜率为b,写出T与m的关系式为(用题中所给的字母表示)
T=
bm
T=
bm
,由此得到有关弹簧振子周期与质量间关系的结论是:
弹簧振子的周期与振子质量的平方根成正比
弹簧振子的周期与振子质量的平方根成正比

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(选修3-4)
(1)下列关于简谐振动和简谐机械波的说法正确的是
BD
BD
.(填入选项前的字母,有填错的不得分)
A.弹簧振子的周期与振幅有关
B.横波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定
C.在波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度
D.单位时间内经过媒质中一点的完全波的个数就是这列简谐波的频率
(2)如图所示,扇形AOB为透明柱状介质的横截面,圆心角∠AOB=60°.一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质,经OA折射的光线恰平行于OB.
①求介质的折射率.
②折射光线中恰好射到M点的光线
不能
不能
(填“能”或“不能”)发生全反射.

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某同学在进行“研究弹簧振子的周期和小球质量的关系”课题实验时,用如图1甲所示装置进行了如下的试验:让弹簧振子穿过一光滑的水平横杆,在弹簧振子的小球上安装一枝笔,下面放一条纸带,当小球振动时,垂直于振动方向以恒定的加速度拉动纸带,加速度的大小为a,这时笔在纸条上画出如图1乙所示的一条曲线,请根据图乙中所测得的长度S1、S2,写出计算弹簧振子振动周期的表达,T=
 

换用不同质量的小球实验,分别得到弹簧振子小球的质量与振动周期丁对应的数据,如下表:
次    数 1 2 3 4 5
小球质量m/kg O.05 0.10 O.15 O.20 0.25
振动周期T/s O.50 O.70 0.86 1.01 1.11
T2
s2
0.25 0.49 O.74 1.02 1.23
根据上表数据,为直观反应T与m研间的关系,请在图2的方格坐标纸中选择适当的物理量建立坐标系,并作出图线.从图线可以得到该实验中弹簧振子振动的周期与小球质量的关系式是
 

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一弹簧振子的位移y随时间t变化的关系式为y=0.1sin2.5πt,位移y的单位为m,时间t的单位为s.则(  )

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宇航员在绕地球做圆周运动的空间站内研究处于完全失重状态下弹簧振子的周期T与振子质量m的关系.
身边的器材有:弹簧、完全相同的螺帽若干个、天平、秒表、刻度尺、温度计等.
(1)宇航员利用上述器材中的螺帽和弹簧连接组成弹簧振子,为完成实验,还应从中选择的一个器材是
秒表
秒表

(2)某次实验测量的数据记录如下表:
螺帽的数量n(个) 1 2 3 4 5
30次全振动的时间t(s) 13.40 19.20 23.21 26.83 30.01
振动周期T(s) 0.45 0.64 0.77 0.89 1.00
为了得出T与m的关系,他先研究T与n的关系,并采用作图的方法处理实验数据.他以螺帽的个数n为横坐标得出一条倾斜直线,那么他是以
T2
T2
为纵坐标的.由表中数据,在图示坐标系中作出该直线.
(3)根据作出的图线,得出T与n的关系式为T=
T=
0.2n
T=
0.2n
(s).若每个螺帽的质量用m0表示,则T与m的关系式为T=
0.2m
m0
0.2m
m0
(s).
(4)若用一未知质量的物体做振子时,测得周期为1.26s,则该物体质量为
7.94
7.94
m0

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