【A-Level物理】重难点解析 | 简谐运动（下）

【A-Level物理】重难点解析 | 简谐运动（下）

上一篇文章讲到一般的波动，如何形容波动，然后引入了简谐运动的概念，解释了满足简谐运动的必要条件，这篇文章将总结简谐运动部分的知识点以及题型！

首先，简谐运动如何在坐标轴上表示呢？

第一张图是displacement关于t的图像，大家可以看到，简谐运动可以用sin（或者cos）wave来表示，这点非常有用，实际上，现实中的一切周期性信号，都可以用sin wave的和来表示（这个不需要大家掌握）。可以看到，v是x的一阶导，所以是cos，a是v的一阶导，所以又变成了sin，但是符号反过来。大家也可以发现，x和a是没有相位差的，只有倍数关系，而且是负的倍数，这也符合之前提到的force和x为directlyproportional但是方向相反。当t＝0时，displacement为0，说明小球在平衡位置，此时的速度是最大的，但加速度为零。当小球达到最右边或者最左边时，displacement最大，此时速度为零，但是加速度最大，小球加速回到原来位置。

这里可以回顾一下简谐运动的定义

a body executes simple harmonic motion if its acceleration is directly proportional to its displacement from its equilibrium position and in the opposite direction to its displacement.

描述完简谐运动的位移、速度、加速度，我们来看看能量的变化

大家想象一下，当一个小球挂在绳子上左右摇摆做简谐运动的时候（忽略空气阻力），在最高点，是不是有一瞬间感觉小球是静止的？这个时间点就是动能为零的点，所有的动能都转化成了势能；相反，在最低点，是不是感觉小球移动的最快？在这个点，所有的势能都转化成了动能。

画出能量－时间图如下：

以上就是简谐运动的重要和知识点了，祝大家学习愉快！