(教用word)第2章 第1节 简谐运动-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第一册(鲁科版2019)

第1节　简谐运动 学业要求＋核心素养 1．能结合具体情境理解机械振动和回复力。(物理观念) 2．能在具体情境中分析弹簧振子的运动。(科学思维) 3．能根据具体情况分析简谐运动的特点以及回复力、加速度、速度随位移变化的规律。(科学思维) 一、机械振动 1．基础梳理 (1)机械振动 物理学中，将物体(或物体的某一部分)在某一位置附近的往复运动称为机械振动，简称振动，这个位置称为平衡位置。 (2)平衡位置 振动物体所受回复力为0的位置。 (3)回复力 ①方向：总是指向平衡位置。 ②作用效果：总是要把振动物体拉回到平衡位置。 ③来源：回复力是根据力的作用效果命名的力。可能是几个力的合力，也可能是由某一个力或某一个力的分力来提供。 2．尝试探究 如图所示为弹簧振子的模型，O点为振子的平衡位置，A、O间和O、B间距离都是x，弹簧的劲度系数为k。 (1)当振子在A点时所受弹簧的弹力方向如何？大小是多少？在B点呢？ 提示：由A指向O；kx；由B指向O；kx。 (2)弹力的作用是什么？ 提示：使振子回到平衡位置。 (3)弹力的大小与位移是什么关系？ 提示：弹力的大小与位移大小成正比。 二、简谐运动及其特征 1．基础梳理 (1)弹簧振子 弹簧振子是一种理想化模型，其主要组成部分是一个质量可以忽略不计的弹簧和一个质量为m可视为质点的物体。 (2)简谐运动 ①定义：物体所受回复力的大小与位移大小成正比，方向总是与位移方向相反的运动称为简谐运动，如弹簧振子的振动。 ②简谐运动的动力学特征：回复力F＝－kx。 ③简谐运动的运动学特征：a＝－x。 2．尝试探究 用如图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。 (1)小球的运动具有什么特点？为什么小球最终停止运动？ 提示：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)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？ 提示：小球往复运动的次数增多，运动时间变长。 (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？ 提示：小球将持续地做往复运动。 1．判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)简谐运动是匀变速运动。 (　　) ×　提示：在简谐运动过程中振子的受力发生变化，是变加速运动。 (2)弹簧振子每次经过平衡位置时，位移为0、动能最大。 ( √ ) (3)简谐运动是最简单、最基本的振动。 ( √ ) 2．(多选)下列运动属于机械振动的是(　　) A．水塘里的芦苇在微风作用后的左右摆动 B．五星红旗迎风飘扬 C．钓鱼时浮标在水中的上下浮动 D．秋千在空中来回运动 ACD　解析：物体在某位置附近所做的往复运动为机械振动，故选项A、C、D正确，选项B错误。 3．下列说法正确的是(　　) A．弹簧振子的运动是简谐运动 B．简谐运动就是指弹簧振子的运动 C．简谐运动是匀变速运动 D．简谐运动是机械运动中最简单、最基本的一种 A　解析：弹簧振子的运动是简谐运动，但简谐运动并不都是弹簧振子的运动，选项A正确，选项B错误；简谐运动是机械振动中最简单、最基本的一种，其振动的加速度时刻变化，故选项C、D均错误。 4．如图所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定组成一个振动系统，用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，下列说法正确的是(　　) A．钢球运动的最高处为平衡位置 B．钢球运动的最低处为平衡位置 C．钢球速度为0处为平衡位置 D．钢球原来静止时的位置为平衡位置 D　解析：钢球原来静止时的位置为平衡位置，钢球在平衡位置附近做往复运动，在平衡位置处速度最大，故选项A、B、C错误，选项D正确。 5．(多选)如图所示，一弹簧振子在一条直线上做简谐运动，第一次先后经过M、N两点时的速度v(v≠0)相同，那么，下列说法正确的是(　　) A．振子在M、N两点所受弹簧弹力相同 B．振子在M、N两点相对平衡位置的位移大小相同 C．振子在M、N两点加速度大小相等 D．从M点到N点，振子先做匀加速运动，后做匀减速运动 BC　解析：因位移、速度、加速度和弹力都是矢量，它们要相同必须大小相等、方向相同。M、N两点关于O点对称，振子所受弹力应大小相等、方向相反，振子位移也是大小相等，方向相反，由此可知，选项A错误，选项B正确；振子在M、N两点的加速度虽然方向相反，但大小相等，故选项C正确；振子由M ―→ O速度越来越大，但加速度越来越小，振子做加速运动，但不是匀加速运动，振子由O ―→N速度越来越小，但加速度越来越大，振子做减速运动，但不是匀减速运动，故选项D错误。 对回复力的理解 如图所示，质量为m1的物体A放置在质量为m2的物体B上，物体B与弹簧相连，它们一起在光滑水平面上做简谐运动，振动过程