張曉琳
高考越來越注重對基本知識、基本規(guī)律的考查,如:2015年北京卷23.(1)、2014年北京卷24.(1)、2013年北京卷24.(1)b等.我們復(fù)習(xí)時不能再是只通過做題來回顧知識,而是要把做題的時間省出來一些,去思考和自己推導(dǎo)學(xué)習(xí)到的概念和模型,真正通過思考與推導(dǎo)變成自身的理解.
但高中物理中有些公式或結(jié)果是直接給出而沒有推導(dǎo)或證明過程的,如簡諧運動中彈簧振子的周期公式T=2πmk等.那么,此問題真的不能用中學(xué)的方法證明嗎?其實不然,下面我就用中學(xué)所學(xué)的方法證明之.
1參考圓的建立
簡諧運動:
(1)動力學(xué)特征:F=-kx,a=Fm=-kmx.
(2)參考圓:由實驗可得,做勻速圓周運動的質(zhì)點(彈簧振子m)在其直徑上的投影的運動,是以圓心O為平衡位置的簡諧運動.通常稱這樣的圓為參考圓,半徑大小為簡諧運動振幅A.
2證明過程
方法一利用機械能守恒定律.
既然勻速圓周運動在x軸的投影為簡諧運動,那么振子從P點經(jīng)時間t運動到任意一點N的線速度v的水平速度v2,與N到x軸的投影M的速度vM大小相等,方向相同.
方法二利用簡諧振動方程求解,如圖2所示.
勻速圓周運動在x軸的投影為簡諧運動,那么振子從P點經(jīng)時間t運動到任意一點N到x軸的投影為M點.
若規(guī)定沿x軸方向為正方向,則M點的位移方程——(x是對平衡位置的位移)