弹簧振子 · 简谐运动

1. 动力学特征:回复力与位移成正比且方向相反,F = −kx,加速度 a = −kx/m —— 位移最大处加速度最大、速度为零;平衡位置速度最大、加速度为零。
2. 周期公式:T = 2π√(m/k),由系统本身决定,与振幅无关(固有周期)—— 加载"振幅×2"情境验证周期分毫不变。
3. 能量转化:动能与弹性势能 Ep = ½kx² 周期性互转,总机械能 E = ½kA² 守恒,由振幅决定。
4. 图像应用:x-t 图为正弦曲线,可从图上直接读出振幅、周期、任意时刻位移与速度方向(看斜率)。

建议操作:在最大位移处和平衡位置分别暂停,对比 v、a、F 的大小关系。