简谐运动概述

器材

• 带匀速旋转点及其位移投影的3D相位圆
• 振幅 A 和频率 f 滑块
• 初相位 φ 滑块
• x、v、a 随时间图与暂停按钮

实验步骤

1. 读取相位圆与位移图

   运行模拟：红点沿圆匀速旋转，其在轴上的投影即位移 $x = A\cos(\omega t + \varphi)$。当点位于圆顶时暂停：投影在端点处，$v = 0$，$a$ 反号且最大。

2. 改变 A 和 f

   固定 f 增大 A：x(t) 曲线变高而周期不变。增大 f：波形压缩，$v_{\max} = A\omega$ 随两者增大。用 $\omega = 2\pi f$ 将 $v_{\max}$ 读数与 $A\omega$ 对照。

3. 平移初相位

   拖动 φ 滑块：整条 x(t) 曲线沿时间平移，但周期和振幅不变——φ 只决定计时的起点。试 φ = π/2：t = 0 时物体以最大速度过平衡位置；运行前先预测 v(0) 的符号。

模拟

实验历史

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