2.1 簡諧振動（原卷版） -2025年高二物理同步培優(yōu)講練（人教版選擇性必修第一冊）

2.1簡諧運(yùn)動0101學(xué)習(xí)目標(biāo)物理素養(yǎng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.物理觀念：知道什么是彈簧振子，理解振動的平衡位置和簡諧運(yùn)動的概念。2.科學(xué)思維：通過觀察和分析理解簡諧運(yùn)動的位移一時間圖像是一條正弦函數(shù)圖線。3.科學(xué)探究：通過對簡諧運(yùn)動圖像的描繪，認(rèn)識簡諧運(yùn)動的特點(diǎn)。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過對生活中振動實(shí)例的觀察，體會振動對生活的影響。1.通過實(shí)驗(yàn)觀察，認(rèn)識機(jī)械振動，會用理想方法構(gòu)建彈簧振子模型。2.通過觀察、分析和推理，證明彈簧振子的位移一時間圖像是正弦曲線，會用圖像描述簡諧運(yùn)動。3.經(jīng)歷探究筒諧運(yùn)動規(guī)律的過程，能分析數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)特點(diǎn)、形成結(jié)論。重點(diǎn)關(guān)注：①彈簧振子②簡諧運(yùn)動③簡諧運(yùn)動圖像002思維導(dǎo)圖003知識梳理（一）課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識一、機(jī)械振動1．機(jī)械振動：物體或物體的一部分在一個位置附近的_________運(yùn)動，簡稱振動。2．平衡位置：振動的物體在振動方向上所受合力為_________的位置。二、彈簧振子1.由_________和_________組成的系統(tǒng)，有時也簡稱振子，是一個_________模型。2.小球與彈簧組成的振動系統(tǒng)看成彈簧振子的條件①彈簧為_________彈簧，不計彈簧的質(zhì)量，可認(rèn)為質(zhì)量集中于小球。②不計摩擦阻力和空氣阻力。③小球從平衡位置被拉開的距離在彈簧彈性限度內(nèi)。三、振動圖像1．振子的位移：以_________為坐標(biāo)原點(diǎn)，指向小球所在位置，即振動小球的位置坐標(biāo)反映了小球相對于_________位置的位移。2．振動圖像(x-t圖像)①x-t圖像：用橫軸表示小球運(yùn)動的_________，縱軸表示小球離開_________位置的位移(x)，描繪出的小球在平衡位置附近_________時的_________隨_________變化的x-t圖像，即為振動圖像，如圖所示。②圖像的物理意義：反映了振子位移隨時間變化的規(guī)律，它_________(選填“是”或“不是”)振子的運(yùn)動軌跡。四、簡諧運(yùn)動：物體的位移與時間的關(guān)系遵從_________的規(guī)律，它的振動圖像(x-t圖像)是一條_________。（二）辨析1.若圖中的小球是木頭做的,或小球和桿之間的摩擦不能忽略,這個系統(tǒng)可稱為彈簧振子嗎?系統(tǒng)能看成彈簧振子需要滿足什么條件?2.彈簧振子是一種理想化模型,以前我們還學(xué)過哪些理想化模型?3.振動圖像的坐標(biāo)系是如何建立的?4.有同學(xué)說,既然彈簧振子的振動圖像是一條正弦曲線,那么振子的運(yùn)動軌跡也應(yīng)是正弦曲線,結(jié)合水平方向的彈簧振子想一下,這種說法對嗎?為什么?004題型精講【題型一】彈簧振子【點(diǎn)撥】【點(diǎn)撥】1.對平衡位置的理解(1)彈簧振子的平衡位置是振子不振動時，小球靜止的位置，①如圖甲，水平方向彈簧振子：彈簧彈力為零時的位置。②如圖乙，豎直方向彈簧振子：彈簧的拉力與重力平衡時的位置。③如圖丙，光滑斜面上的彈簧振子：彈簧拉力與重力沿斜面向下的分力平衡時的位置。彈簧振子有多種形式,對于不同形式的彈簧振子,在平衡位置處,彈簧不一定處于原長(如豎直放置的彈簧振子),但運(yùn)動方向上的合外力一定為零。(2)彈簧振子的平衡位置是振動過程中，小球的速度最大的位置。2.彈簧振子的振動分析(1)當(dāng)振子從平衡位置向最大位移處移動時,位移在增大,速度在減小;當(dāng)振子向平衡位置移動時,位移減小,速度增大,平衡位置處位移為零,速度最大;最大位移處速度為零。(2)從合力的變化分析加速度的變化水平彈簧振子所受彈簧的彈力是振子受到的合力,豎直彈簧振子所受的重力與彈力的矢量和是振子受到的合力。不管是水平彈簧振子還是豎直彈簧振子,在平衡位置所受的合力為零,加速度為零,而在最大位多處所受的合力最大,加速度最大?！镜湫屠}1】（23-24高二下·河南南陽·期中）如圖所示，做簡諧振動的小球，平衡位置為O點(diǎn)，關(guān)于小球，下列說法正確的是（

）A．從O點(diǎn)向右邊運(yùn)動，速度逐漸增大 B．從左邊向O點(diǎn)運(yùn)動，加速度越來越小C．從O點(diǎn)向左邊運(yùn)動，位移越來越小 D．從右邊向O點(diǎn)運(yùn)動，位移越來越大【對點(diǎn)訓(xùn)練1】（23-24高二上·江蘇南京·期末）如圖甲所示，水平彈簧振子以點(diǎn)O為平衡位置，在A、B兩點(diǎn)之間做簡諧運(yùn)動。取向右為正方向，振子的位移x隨時間t的變化如圖乙所示，下列說法正確的是（）A．t=0.2s，振子的速度方向向右B．t=0.6s時，振子在O點(diǎn)右側(cè)6cm處C．t=0.4s和t=1.2s時，振子的加速度相同D．t=0.4s到t=0.8s的時間內(nèi)，振子的速度逐漸減小【題型二】振動圖像【點(diǎn)撥】【點(diǎn)撥】由振動圖像(x-t圖像)獲取的信息1．位移及變化(1)確定某一時刻的位移：如圖所示，質(zhì)點(diǎn)在t1、t2時刻的位移分別為x1和－x2。(2)質(zhì)點(diǎn)位移的變化情況：靠近平衡位置的過程中，位移減小，平衡位置處最小(為零)；遠(yuǎn)離平衡位置的過程中，位移增大，最遠(yuǎn)點(diǎn)位移最大。2．速度及變化(1)運(yùn)動方向的確定。根據(jù)下一時刻質(zhì)點(diǎn)的位移確定運(yùn)動方向，如圖中的a點(diǎn)，下一時刻質(zhì)點(diǎn)離平衡位置更遠(yuǎn)，故a點(diǎn)對應(yīng)時刻質(zhì)點(diǎn)向正方向遠(yuǎn)離平衡位置運(yùn)動。(2)質(zhì)點(diǎn)速度大小的變化情況①根據(jù)下一時刻質(zhì)點(diǎn)的位移，判斷是遠(yuǎn)離還是靠近平衡位置。若遠(yuǎn)離平衡位置，則速度越來越小，位移越來越大；若靠近平衡位置，則速度越來越大，位移越來越小。②根據(jù)x-t圖像的斜率判斷速度的大小和方向。斜率越大，則速度越大，斜率越小，則速度越??；斜率為正，則速度沿所選的正方向，斜率為負(fù)，則速度沿負(fù)方向?！镜湫屠}1】（23-24高二下·江西贛州·階段練習(xí)）如圖，滑塊在、兩點(diǎn)之間做簡諧運(yùn)動，其平衡位置為點(diǎn)。已知、相距。從小球經(jīng)過點(diǎn)時開始計時，經(jīng)過首次到達(dá)點(diǎn)。取向右為正方向，滑塊的振動圖像可能為（）A． B．C． D．【對點(diǎn)訓(xùn)練1】（22-23高二下·福建龍巖·期中）（多選）某彈簧振子在水平方向上做簡諧運(yùn)動，周期T=1.8s，它的振動圖像如圖所示，圖線上的P點(diǎn)對應(yīng)的時刻為，下列說法正確的是（）A．時刻振子的運(yùn)動方向沿x軸負(fù)向B．內(nèi)振子所經(jīng)過的路程為45cmC．D．內(nèi)振子運(yùn)動的位移為3cm005強(qiáng)化訓(xùn)練【基礎(chǔ)強(qiáng)化】1．（22-23高二上·貴州黔西·階段練習(xí)）下列運(yùn)動中屬于機(jī)械振動的是（）A．人趴在地上做俯臥撐B．水塘里的蘆葦在微風(fēng)作用后的左右擺動C．五星紅旗迎風(fēng)飄揚(yáng)D．乒乓球在乒乓球桌上上下跳動2．（23-24高二上·湖北·階段練習(xí)）根據(jù)圖中各圖像可以判斷出物體可能做簡諧運(yùn)動的是（）

A．①② B．③④ C．①③ D．②④3．（23-24高二下·北京懷柔·期中）關(guān)于簡諧運(yùn)動，下列說法正確的是（）A．簡諧運(yùn)動是最基本的振動B．所有的振動都可以看作簡諧運(yùn)動C．簡諧運(yùn)動一定是水平方向的運(yùn)動D．物體做簡諧運(yùn)動時一定可以得到正弦曲線形的軌跡線4．（23-24高二下·河南·階段練習(xí)）關(guān)于簡諧運(yùn)動，以下說法正確的是（）A．簡諧運(yùn)動的平衡位置就是物體振動速度為零的位置B．簡諧運(yùn)動的位移是以平衡位置為起點(diǎn)的位移C．簡諧運(yùn)動的物體運(yùn)動的路程越大，發(fā)生的位移也越大D．簡諧運(yùn)動的位移是指振動物體偏離平衡位置最遠(yuǎn)時的位移5．（22-23高二下·陜西西安·階段練習(xí)）下列選項(xiàng)中的x-t圖像中，不屬于簡諧運(yùn)動的是（）A．B．C．D．6．（21-22高二·全國·課時練習(xí)）說說機(jī)械振動的運(yùn)動特征。如下圖所示為某質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的位移x與時間t的關(guān)系，判斷該質(zhì)點(diǎn)是否在做機(jī)械振動，為什么？7．（21-22高二·全國·課后作業(yè)）小朋友在水平地面上拍皮球，皮球上上下下往復(fù)運(yùn)動。皮球的運(yùn)動是不是簡諧運(yùn)動？【素養(yǎng)提升】8．（2024·北京昌平·二模）如圖所示，粗細(xì)均勻的一根木筷，下端繞幾圈鐵絲，豎直浮在水杯中。將木筷豎直提起一段距離，然后由靜止釋放并開始計時，木筷就在水中上下振動，在一段時間內(nèi)木筷在豎直方向可近似看做簡諧運(yùn)動。若取豎直向上為正方向，圖中描述木筷振動的圖像正確的是（）。A．B．C．D．9．（23-24高二下·新疆吐魯番·期中）如圖所示是某質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動的振動圖像。根據(jù)圖像中的信息，回答下列問題：（1）質(zhì)點(diǎn)在30s末的位移是多少？35s末向什么方向運(yùn)動？（2）質(zhì)點(diǎn)在前50s內(nèi)的位移和運(yùn)動路程是多少？【能力培優(yōu)】10．（23-24高二下·河南南陽·開學(xué)考試）如圖甲所示，在彈簧振子的小球上安裝一記錄用的鉛筆P，在下面放一條白紙帶，當(dāng)小球振動時沿垂直于振動方向勻速拉動紙帶，鉛筆P就在紙帶上畫出一條振動曲線。若振動曲線如圖乙所示，由圖像判斷下列