问题 实验题

一个做简谐运动的质点在平衡位置O点附近振动,当质点从O点向某一侧运动时,经3 s第一次过P点,再向前运动,又经2 s第二次过P点,则该质点再经___________的时间第三次过P点.

答案

14 s或s

由题意“从O点”出发,“过P点再向前”运动和P点不是平衡位置和位移最大的特殊点.作出示意图如图所示,使问题具体化,以帮助全面思考分析.

题中未明确质点第一次从O到P的路径,因此需多向思维、考虑到可能的两种情况,以求全解.

简谐运动中,任意两点间往、返历时总是相同的,对于平衡位置而言,时间及位移、回复力、加速度、速度的大小均具有对称性.

若质点沿图中①的方向第一次过P点,历时3 s;由P到B,再由B到P共历时2 s,则由其对称性知P、B间往返等时,各为1 s,从而可知T/4="4" s,周期T="16" s,第三次再过P点.设由P向左到A再返回到P,历时为一个周期T减去P、B间往返的2 s,则需时t="(16-2)" s="14" s.

若沿图②的方向第一次过P点,则有

3-tOP=2+tPO+tOP=T′/2,而tOP=tPO.

由以上两式可解得

tOP=tPO=s,T′=s

则质点第三次过P点历时

t′=T′-2 s=s

故答案为:14 s或s.

问答题
单项选择题