第二章 课时1 简谐运动（课时学案）- 2022-2023学年高二新教材物理选择性必修一【课时学案·作业】人教版

学习札记 · · 课时 1 简谐运动 第二章 机械振动 ⊙ 学习目标：（1）弹簧振子。（2）简谐运动。 ⊙ 重点难点：（1）弹簧振子。（2）简谐运动。 学 习 过 程 一、基础知识梳理 振动现象在自然界中广泛存在。 钟摆的摆动、水中浮标的上下浮动、树梢在微风中 的摇摆……都是振动。 一切发声的物体都在振动。 振动与我们的生活密切相关。 本章我们重点学习弹簧振子和单摆的振动。 ● 知识点 1：弹簧振子 把一个有孔的小球穿在杆上，小球连接在弹簧的一端，弹簧 的另一端固定。 如果 ，这个 装置称为弹簧振子，简称振子，小球静止时的位置叫做平衡位置。 ● 知识点 2：弹簧振子的位移—时间图像 为了研究弹簧振子的运动规律， 我们可以用频闪照相机对振 动着的小球照相。 频闪照相机每隔相等时间在同一张底片上照一 次相，此相机中的底片又是从下向上匀速移动的。 右图是某一次的 频闪照片。 照片显示，不同时刻，小球离开平衡位置的位移不同。 我们以 小球的平衡位置 O 为坐标原点建立一个直角坐标系， 其纵轴表示 小球离开平衡位置的位移 x，横轴表示时间 t。在坐标系中标出各时 刻小球离开平衡位置的位移，得到一系列的坐标点，用曲线将这些 点连接起来，就得到一条线，该图像能够表示小球离开平衡位置的位移 x 随时间 t 变化 的规律。 该图像称为振动图像。 研究振动时，为了方便，有时我们将某一时刻离开平衡位置的位移简称为这一时刻的 位移。 第二章 机械振动 93 学习札记 课时学案作业·物理·选择性必修第一册张 永 第 · · 研究表明， 弹簧振子的位移与时间的关系 符合正弦函数的规律。 ，这样的振动是一种简谐 运动。 简谐运动是最简单、最基本的振动。 根据振动图像，我们不但可以了解各时刻小球的位置，也可以了解小球的速度 情况。 例 1． 弹簧振子以 O 为平衡位置在 B、C 间 做简谐运动，如左图所示。 从某时刻开始计时， 规定向右为正方向， 一段时间内小球的振动图 像如右图所示。 （1）小球离开平衡位置的最大距离是 cm； （2）0.6 s时，小球处于左图中的 位置；0.9 s时，小球处于左图中的 位置； （3）0.2 s 时，小球的速度方向向 （“左”或“右”）；0.6 s 时，小球的速度方向向 （“左”或“右”）； （4）从 0 时刻开始的 3 s 时间内，小球经过的路程是 cm。 例 2． 某弹簧振子做简谐运动。 以下说法中正确的是 A． 若某两个时刻小球的位移方向相同，则这两个时刻小球位于平衡位置的同一侧 B． 若某两个时刻小球的位移大小相等，则这两个时刻小球位于同一位置 C． 若某两个时刻小球的位移等值同向，则这两个时刻小球位于同一位置 D． 若某两个时刻小球的位移等值反向，则这两个时刻小球的位置相对平衡位置对称 例 3． 如图所示， 小球以 O 为平衡位置在 P、Q 间做简谐运 动。 在从 P 经 O 到 Q 的过程中，小球位移的变化情况是 A． 方向先向左后向右 B． 方向一直向右 C． 数值先变小后变大 D． 数值一直变大 例 4． 如图所示为某质点的振动图像。 在 t 1 、t 2 、t 3 、t 4 四个时刻 中，质点向 x 轴正方向运动的是 A． t 1 时刻 B． t 2 时刻 C． t 3 时刻 D． t 4 时刻 例 5． 如图所示是某弹簧振子的振动图像。 在 t 1 、t 2 、t 3 、t 4 四个 时刻中，小球的位移与速度方向相反的是 A． t 1 时刻 B． t 2 时刻 C． t 3 时刻 D． t 4 时刻 在 t 1 时刻和 t 2 时刻， 小球的速度各指向 哪个方向？ 94 · · 张 永 第 课时学案作业·物理·选择性必修第一册 书 ! " # ! " !! " # ! $ "# $ % ! " # % ! " % & # $ % !! " # ! $ "# % 解得% & " '! (# !%"从刚压缩弹簧到弹簧再次恢复原长$"和$的动 量%动能都守恒# ! " # ! " ! " # " # ! $ # $ $ % ! " # % ! " $ % ! " # % " # $ % ! $ # % $ 解得# " " % )*+$# $ " $% )*+# 课时,-板块模型 例$答案&./ 例%答案&. 例0答案&!$"!1, +'!%"!1, ) 解析&!$"对&和!应用动量守恒定律 !# ! " !& # !"# # " !'2 )*+ 对!应用动量定理 3 ! !() " !# 3 !# ! 解得)"!1, +# !%"对&和!应用能量守恒定律 ! !( ! * " $ % !# % ! 3 $ % !& # !"# % 解得 ! * " !', )# 例2答案&!$" - % ! !& # !