一、简谐运动的回复力
如图所示,弹簧振子在A、B间做简谐运动,请思考:小球为什么会做往复运动?这个力有什么特点?
提示:小球受弹簧的弹力,由于惯性做往复运动;这个力总指向平衡位置,大小在不断变化。
1.回复力
(1)定义:振动质点受到的总能使其回到平衡位置的力。
(2)方向:指向平衡位置。
(3)表达式:F=-kx。
2.简谐运动的动力学定义
如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比,并且总是指向平衡位置,质点的运动就是简谐运动。
3.质点做简谐运动的条件
物体受回复力F的大小跟位移x的大小成正比,方向跟位移方向相反。
二、简谐运动的能量
1.理论上可以证明,如果不考虑摩擦等阻力造成的损耗,在弹簧振子振动的任意位置,系统的动能和势能之和是不变的,即简谐运动的能量是守恒的。一旦供给系统一定的能量,使它开始振动,它就以一定的振幅永不停息地持续振动。简谐运动是一种能量守恒的振动。
2.简谐运动中的能量跟振幅有关,振幅越大,振动的能量越大。将物体释放后,若只有重力或弹簧的弹力做功,则振动物体在振动过程中,动能和势能相互转化,总机械能不变。