第2章 机械振动 章末小结与质量评价（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第一册（人教版2019，江苏专用）

一、知识体系建构——理清物理观念 二、综合考法融会—— 强化科学思维 简谐运动的五大特征 [典例1]　如图所示，一轻质弹簧上端固定在天花板上，下端连接一物块，物块沿竖直方向以O点为中心点，在C、D两点之间做周期为T的简谐运动。已知在t1时刻物块的速度大小为v、方向向下，动能为Ek。下列说法错误的是(　 ) A．如果在t2时刻物块的速度大小也为v，方向向下，则t2－t1的最小值小于 B．如果在t2时刻物块的动能也为Ek，则t2－t1的最小值为T C．物块通过O点时动能最大 D．当物块通过O点时，其加速度最小 [解析]　如果在t2时刻物块的速度大小也为v、方向也向下，则t2－t1的最小值小于，A正确；如果在t2时刻物块的动能也为Ek，则t2－t1的最小值小于，B错误；当物块通过O点时，其加速度最小，速度最大，动能最大，C、D正确。 [答案]　B [融会贯通] 简谐运动的五大特征 受力特征 回复力F＝－kx，F(或a)的大小与x的大小成正比，方向相反 运动特征 靠近平衡位置时，a、F、x都减小，v增大；远离平衡位置时，a、F、x都增大，v减小 能量特征 振幅越大，能量越大。在运动过程中，系统的动能和势能相互转化，机械能守恒 周期性特征 质点的位移、回复力、加速度和速度随时间做周期性变化，变化周期就是简谐运动的周期T；动能和势能也随时间做周期性变化，其变化周期为 对称性特征 关于平衡位置O对称的两点，速度的大小、动能、势能相等，相对平衡位置的位移大小相等 [对点训练] 关于简谐运动以及完成一次全振动的意义，以下说法正确的是(　　) A．位移的方向总跟加速度的方向相反，跟速度的方向相同 B．动能或势能第一次恢复为原来的大小所经历的过程为一次全振动 C．速度和加速度第一次同时恢复为原来的大小和方向所经历的过程为一次全振动 D．物体运动方向指向平衡位置时，速度的方向与位移的方向相同；背离平衡位置时，速度方向与位移方向相反 解析：选C　回复力与位移方向相反，故加速度和位移方向相反，但速度与位移方向可以相同，也可以相反，物体运动方向指向平衡位置时，速度的方向与位移的方向相反，背离平衡位置时，速度方向与位移方向相同，故A、D错误；一次全振动过程中，动能和势能可以多次恢复为原来的大小，故B错误；速度和加速度第一次同时恢复为原来的大小和方向所经历的过程为一次全振动，故C正确。 简谐运动的图像 [典例2]　一质点做简谐运动的位移x与时间t的关系如图所示，规定沿x轴正方向为正，由图可知(　 ) A．频率是2 Hz B．振幅是10 cm C．t＝1.7 s时的加速度为负，速度为正 D．t＝0.5 s时质点所受的回复力为0 [解析]　由题图可知，质点振动的周期为2 s，频率为0.5 Hz，振幅为5 cm，A、B错误；t＝1.7 s时的位移为负，加速度为正，速度为负，C错误；t＝0.5 s时质点在平衡位置，所受的回复力为0，D正确。 [答案]　D [融会贯通] 1．简谐运动图像的分析 项目 内容 说明 横、纵轴表示的物理量 横轴表示时间，纵轴表示质点的位移 ①振动的图像不是振动质点的运动轨迹 ②计时起点一旦确定，已经形成的图像形状不变，以后的图像随时间向后延伸 ③简谐运动图像的具体形状跟正方向的规定有关 意义 表示振动质点的位移随时间变化的规律 形状 应用 ①直接从图像上读出周期和振幅 ②确定任一时刻质点相对平衡位置的位移 ③判断任意时刻振动质点的速度方向和加速度方向 ④判断某段时间内振动质点的位移、速度、加速度、动能及势能大小的变化情况 2.简谐运动图像问题的处理思路 (1)根据简谐运动图像的描绘方法和图像的物理意义，明确纵轴、横轴所代表的物理量及单位。 (2)将简谐运动图像跟具体运动过程或振动模型联系起来，根据图像画出实际振动或模型的草图，对比分析。 (3)判断简谐运动的回复力、加速度、速度变化的一般思路：根据F＝－kx判断回复力F的变化情况；根据F＝ma判断加速度的变化情况；根据运动方向与加速度方向的关系判断速度的变化情况。 [对点训练] 一质点做简谐运动的位移—时间图线如图所示。关于此质点的振动，下列说法中正确的是(　 ) A．质点做简谐运动的表达式为x＝10sin(πt)cm B．在0.5～1.0 s时间内，质点向x轴正方向运动 C．在1.0～1.5 s时间内，质点的动能在增大 D．在1.0～1.5 s时间内，质点的加速度在增大 解析：选D　由题图可知振幅A＝5.0 cm，周期T＝2.0 s，则ω＝＝π rad/s，则质点做简谐运动的表达式为x＝5sin(πt)cm，A错误；由题图可知，在0.5～1.0 s内，质点向平衡位置振动，沿x轴负方向运动，B错误；在1.0～1.5 s内，质点远