第二章 1 简谐运动-2022-2023学年高二新教材物理选择性必修第一册【步步高】学习笔记（人教版）

第二章 JIANXIEYUNDONG 1 简谐运动 梳理教材 夯实基础 / 探究重点 提升素养 / 课时对点练 1.了解机械振动的概念，知道弹簧振子是一种理想化模型. 2.理解振子的平衡位置的概念，会分析振子位移随时间变化的图像. 3.理解简谐运动的概念和特点，知道简谐运动的图像特征. 4.会利用简谐运动的图像分析振子的位移和速度的变化情况. 学习目标 内容索引 梳理教材　夯实基础 Part 1 探究重点　提升素养 Part 2 课时 对点练 Part 3 梳理教材　夯实基础 Part　1 1.机械振动：物体或物体的一部分在一个位置附近的_____运动，简称 振动. 2.平衡位置：振动的物体所受合力为__的位置. 3.弹簧振子：由_____和_____组成的系统，是一个_______模型. 一、弹簧振子 往复 0 小球 弹簧 理想化 1.用横轴表示小球运动的_______，纵轴表示小球离开_______位置的位移(x)，描绘出的图像就是_____随_____变化的图像，即x－t图像，如图所示. 2.小球的位移：小球相对_____位置的位移. 3.图像的物理意义：反映了小球位移随 时间变化的规律，它_____(选填“是” 或“不是”)小球的运动轨迹. 二、弹簧振子的位移—时间图像(x－t图像) 时间(t) 平衡 位移 时间 平衡 不是 1.概念：如果物体的位移与时间的关系遵从_________的规律，即它的振动图像(x－t图像)是一条_____曲线，这样的振动是一种简谐运动. 2.特点：简谐运动是最基本的振动，弹簧振子的运动就是简谐运动. 3.简谐运动的图像 (1)描述振动物体的_____随_____的变化规律. (2)简谐运动的图像是_____曲线，从图像上可直接看出不同时刻振动质点的_____大小和方向、速度方向以及速度大小的变化趋势. 三、简谐运动 正弦函数 正弦 位移 时间 正弦 位移 1.判断下列说法的正误. (1)平衡位置即为速度为零的位置.(　　) (2)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.(　　) (3)乒乓球在地面上的上下运动是一种机械振动.(　　) (4)简谐运动就是振子运动轨迹为正弦曲线的运动.(　　) (5)简谐运动是一种匀变速直线运动.(　　) 即学即用 × √ × × × 2.如图所示的弹簧振子，O点为它的平衡位置，当小球从A点运动到C点时，小球离开平衡位置的位移是____(选填“OC”“AC”或“CO”)，从A点直接运动到C点的过程中，小球位移变____(选填“小”或“大”)，速度变___(选填“小”或“大”). OC 小 大 3.想一想：将简谐运动与我们熟悉的匀速直线运动进行比较，速度的特点有何不同？如何判断一个物体的运动是不是简谐运动？ 返回 答案　简谐运动的速度大小、方向都在不断变化.若物体的位移随时间按正弦函数的规律变化，则这个物体的运动就是简谐运动. 探究重点　提升素养 Part　2 一、弹簧振子 如图所示的装置，把小球向右拉到B点后释放，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？ 答案　小球的运动具有往复性.小球因为受到阻力的作用最终停止运动. 导学探究 (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？ 答案　小球往复运动的次数增多，运动时间变长. 导学探究 (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　小球将持续地在AB间做往复运动. 导学探究 (4)小球从A到B过程中的速度和加速度大小分别怎样变化？方向如何？ 答案　A→O过程中速度增大，方向向右，加速度减小，方向向右；O→B过程中速度减小，方向向右，加速度增大，方向向左. 导学探究 1.振动系统看成弹簧振子的条件 (1)弹簧为轻质弹簧，不计弹簧的质量，可认为质量集中于小球. (2)不计摩擦阻力和空气阻力. (3)小球从平衡位置被拉开的距离在弹簧弹性限度内. 知识深化 知识深化 2.弹簧振子的振动分析 (1)位移及其变化 位移指相对平衡位置的位移，由平衡位置指向小球所在的位置.当小球从平衡位置向最大位移处运动时，位移增大；反之，位移减小. (2)速度及其变化 小球在平衡位置处速度最大，在最大位移处速度为零.小球由平衡位置向最大位移处运动时，速度减小；反之，速度增大. 知识深化 (3)涉及加速度变化的图像问题 不论是水平弹簧振子还是竖直弹簧振子，均满足：在平衡位置处所受的合力为零，加速度为零；而在最大位移处所受的合力最大，加速度最大. 　(多选)如图所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定在天花板上，它们组成一个振动的系统.开始时钢球静止，