高一物理简谐运动描述包括以下内容:
1. 简谐运动是在一定范围内,物体受到的力跟位移成正比,并且总是指向平衡位置的变力运动。
2. 简谐运动的平衡位置通常是最小势能和最大速度的位置。
3. 简谐运动的运动方向和位移方向总是相反,并且总是指向平衡位置。
4. 简谐运动的加速度也总是指向平衡位置,并且总是与位移方向相反。
5. 简谐运动的周期性使得物体在运动过程中具有周期性特点,即重复性。
以上内容仅供参考,可以咨询高中教师获取更多相关信息。
题目:一个质量为 m 的小球在竖直平面内做简谐运动,已知小球在最高点时的速度为 v0,求小球在最低点时的动能。
解答:
小球在竖直平面内做简谐运动,可以将其分解为水平和竖直两个方向的运动。在水平方向上,小球做匀速直线运动;在竖直方向上,小球做简谐运动。
在最高点时,小球的速度为 v0,方向水平。由于小球在竖直平面内做简谐运动,所以小球在最高点时,其加速度方向竖直向下。根据牛顿第二定律,可得到小球受到的向下的拉力 F = mg + kv^2,其中 k 是简谐运动的刚性系数,v 是小球在竖直方向上的速度。
由于小球在最低点时,其速度方向竖直向下,所以小球受到的向下的拉力 F 仍然等于 mg + kv^2。根据动能定理,小球在最低点的动能等于其在最高点的动能加上重力势能的变化量。由于小球在最高点的速度为 v0,所以其动能 EK = 1/2mv0^2。
因此,小球在最低点的动能为 EK' = 1/2mv0^2 + mgh,其中 h 是小球从最高点到最低点的竖直高度。由于小球做简谐运动,所以其加速度方向始终指向平衡位置,因此其速度方向也始终指向平衡位置。因此,小球在最低点的速度方向竖直向下,大小为 sqrt(kv^2 + v0^2)。将这个速度代入动能表达式 EK' = 1/2mv^2 中,即可得到小球在最低点的动能 EK' = 1/2mv0^2 + mgh + 1/2mv^2。
综上所述,小球在最低点的动能为 EK' = 1/2mv0^2 + mgh + 1/2mv^2。其中 m、v0、h、g 和 k 均为已知量。