第2章 1 简谐运动-（教师WORD）2021-2022学年高中物理【精讲精练】鲁科版选择性必修 第一册 新课标辅导

1　简谐运动 [学业要求与核心素养] 1．知道什么是机械振动。 2．知道弹簧振子的受力特点。 3．知道简谐运动的特征。 一、机械振动 1．定义 物体或物体的一部分在某一位置附近的往复运动称为机械振动，这个位置称为平衡位置。 2．回复力：振动物体所受到的总是指向平衡位置的力称为回复力。 3．平衡位置：物体所受回复力为0的位置。 二、简谐运动及其特征 图2-1-1 1．弹簧振子 如图2-1-1所示，如果球与杆之间的摩擦可以忽略，且弹簧的质量与小球的质量相比也可以忽略，则该装置为弹簧振子。 2．弹簧振子的回复力与位移的关系：F＝－kx，式中k是弹簧的劲度系数。 3．简谐运动的定义：如果物体所受回复力的大小与位移的大小成正比，方向总与位移方向相反的运动称为简谐运动。 4．从能量角度看，物体做简谐运动时机械能守恒。 1．判断下列说法的正误。 (1)竖直放于水面上的圆柱形玻璃瓶的上下运动是机械振动。(√) (2)物体的往复运动都是机械振动。(×) (3)弹簧振子的位移是从平衡位置指向振子所在位置的有向线段。(√) (4)回复力的方向总是与加速度的方向相反。(×) (5)水平弹簧振子运动到平衡位置时，回复力为零，因此能量一定为零。(×) 2．如图2-1-2所示的弹簧振子，O点为它的平衡位置，当振子从A点运动到C点时，振子离开平衡位置的位移是________(选填“OC”“AC”或“CO”)，从A点运动到C点的过程中，位移变________(选填“小”或“大”)。 图2-1-2 答案　OC　小 知识点一　对弹簧振子和简谐运动的理解 [问题探究] 　如图2-1-3所示的装置，把小球向右拉开一段距离后释放，可以观察到小球左右运动了一段时间，最终停止运动。 图2-1-3 (1)小球的运动具有什么特点？为什么小球最终停止运动？ (2)在横杆上涂上一层润滑油，重复刚才的实验，观察到的结果与第一次实验有何不同？ (3)猜想：如果小球受到的阻力忽略不计，弹簧的质量比小球的质量小得多，也忽略不计，实验结果如何？ 答案　(1)小球的运动具有往复性。小球因为受到摩擦力的作用最终停止运动。　(2)小球往复运动的次数增多，运动时间变长。　(3)小球将持续地做往复运动。 [归纳升华] 1．对弹簧振子的理解 (1)弹簧振子是一个理想化模型，跟前面学习的质点、点电荷等一样，是为研究问题而抓住主要因素、忽略次要因素的一种科学的处理方法。 (2)平衡位置 ①振子静止时的位置，在平衡位置时，小球受到的合力为零。 ②在平衡位置时，弹簧不一定处于原长。 (3)实际物体看作弹簧振子的四个条件 ①弹簧的质量比物体的质量小得多，可以认为整体质量集中于物体上。 ②构成弹簧振子的物体体积足够小，可以认为物体是一个质点。 ③忽略弹簧以及物体与水平杆之间的摩擦力。 ④物体从平衡位置被拉开的位移在弹性限度内。 2．对简谐运动的理解 (1)简谐运动的位移 ①振动位移可用从平衡位置指向振子所在位置的有向线段表示，方向为从平衡位置指向振子所在位置，大小为平衡位置到该位置的距离。 ②位移的表示方法：以平衡位置为坐标原点，以振动所在的直线为坐标轴，规定正方向，则某时刻振子偏离平衡位置的位移可用该时刻振子所在位置的坐标来表示。 (2)简谐运动的速度 ①物理含义：速度是描述振子在平衡位置附近振动快慢的物理量。在所建立的坐标轴上，速度的正、负号表示振子运动方向与坐标轴的正方向相同或相反。 ②特点：平衡位置速度最大，两端位置速度最小。 (3)加速度 ①产生：水平弹簧振子的加速度是由弹簧弹力产生的。 ②方向特点：总是指向平衡位置。方向始终和位移方向相反。 ③大小变化规律：远离平衡位置运动，振子的加速度增大；向平衡位置运动，振子的加速度减小。平衡位置，振子的加速度为零；最大位移处，振子的加速度最大。 说明：简谐运动中的位移、速度和加速度是彼此独立的物理量，在同一位置，物体的位移和加速度的方向是一定的，而速度的方向却有两种可能。 　(多选)如图2-1-4所示，一弹簧振子做简谐运动，下列说法中正确的是 图2-1-4 A．若位移为负值，则加速度一定为正值 B．振子通过平衡位置时，速度为零，位移最大 C．振子每次通过平衡位置时，位移相同，速度也一定相同 D．振子每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但位移一定相同 [解析]　振子受的力指向平衡位置，振子的位移为负值时，振子的加速度为正值，故A正确；当振子通过平衡位置时，位移为零，速度最大，故B错误；当振子每次通过平衡位置时，速度大小相同，方向不一定相同，但位移相同，故C错误；当振子每次通过同一位置时，位移相同，速度大小一样，但方向可能相同，也可能不同，D正确。 [答案]　AD 1．(多选)如图2-1-5所示的弹簧振子，O点为它的平衡位置，关于振子的运动，下列说法正确的是 图