2.1 简谐运动（课件PPT）-【金榜题名】2026-2027学年高二物理选择性必修第一册高中同步学案（人教版）

该高中物理课件聚焦机械振动核心知识，涵盖机械振动概念、弹簧振子模型及简谐运动x-t图像。通过“问题探究”引导学生观察弹簧下小球运动引入，以预习梳理、模型建构、图像分析为支架，衔接从具体现象到抽象规律的认知脉络。 其亮点在于以科学思维为核心，通过弹簧振子理想化模型建构、频闪照相图像绘制等环节，结合例2分析振子位移与运动方向关系，培养科学推理能力。融入自我诊断判断题纠正认知误区，助力学生深化运动观念，教师可借助分层训练与探究素材提升课堂效率。

第二章　机械振动 2．1　简谐运动 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 目录 contents Part 01 课前预习·梳理教材 Part 02 课堂探究·核心突破 Part 04 课时作业(七) Part 03 课堂达标·素养提升 第二章 机械振动 返回导航 1 课前预习·梳理教材 返回导航 第二章 机械振动 返回导航 1 往复运动 忽略 忽略 第二章 机械振动 返回导航 1 平衡位置 振动 负 频闪照相 时间 正(余)弦函数 第二章 机械振动 返回导航 1 正弦函数 振动 简谐运动 第二章 机械振动 返回导航 1 时间 位移 位移 时间 第二章 机械振动 返回导航 1 × √ × √ × × 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 课堂探究·核心突破 返回导航 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 简谐运动图像的应用 (1)可以从图像中直接读出某时刻质点的位移大小和方向、速度方向、质点的最大位移． (2)也可比较不同时刻质点位移的大小、速度的大小． (3)还可以预测一段时间后质点位于平衡位置的正向或负向、质点位移的大小与方向、速度的方向和大小的变化趋势．　　 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 课堂达标·素养提升 返回导航 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 课时作业（七） 点击进入 word 第二章 机械振动 返回导航 1 谢谢观看 第二章 机械振动 返回导航 1 学习 目标 1．了解什么是机械振动，认识自然界和生产、生活中的振动现象． 2．认识弹簧振子这一物理模型，理解振子的平衡位置和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是一条正弦曲线，并能用简谐运动图像分析振子位移和速度的变化． 一、弹簧振子 1．机械振动：物体或物体的一部分在一个位置附近的________，简称振动． 2．振子模型 如图所示，如果球与杆之间的摩擦可以____，且弹簧的质量与小球的质量相比也可以____，则该装置为弹簧振子． 3．平衡位置：弹簧未形变时，小球所受合力为0，处于平衡位置． 二、弹簧振子的位移—时间图像 1．建立坐标系：以小球的________为坐标原点，沿____方向建立坐标轴．规定小球在平衡位置右边时，位移为正，在平衡位置左边时，位移为__． 2．绘制图像：用________的方法来显示振子在不同时刻的位置． 3．图像的含义：反映了振动物体相对平衡位置的位移随____的变化规律，弹簧振子的位移—时间图像是一个______________图像． 三、简谐运动 1．简谐运动 (1)定义：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)是一条正弦(或余弦)曲线，这样的振动叫做简谐运动． (2)说明：简谐运动是最简单、最基本的____．弹簧振子的运动就是________． 2．简谐运动的图像 如图所示． (1)建立坐标系：在简谐运动的图像中，以横轴表示____，以纵轴表示____． (2)物理意义：振动图像表示振动物体____随____的变化规律． [自我诊断] 1．判断下列说法的正误． (1)小鸟飞走后树枝的往复运动不是机械振动．( ) (2)弹簧振子同质点一样都是理想化模型．( ) (3)弹簧振子的x－t图像的曲线就是它的运动轨迹．( ) (4)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．( ) (5)简谐运动的图像表示质点振动的轨迹是正弦曲线．( ) (6)振动图像中弹簧振子的位移－5 cm小于1 cm．( ) 2．如果质点的位移与时间关系遵从正弦函数规律，这样的运动叫做简谐运动．根据图中各图像可以判断出物体可能做简谐运动的是(　　 ) A．①②　　　　　　 B．③④ C．①③ D．②④ 答案：C 一、弹簧振子 [问题探究] 把一小钢球固定在轻弹簧的下端并竖直悬挂，小球静止后处于位置O，如图(a)．把小球拉到A位置，如图(b)，并由静止释放，观察小球的运动．小球做什么性质的运动？运动时有无一个中心位置？ 答案：小球在竖直方向做变加速直线运动，在小球运动轨迹上有一中心位置，即原静止位置O． [知识深化] 1．弹簧振子的运动是最典型的机械振动 振动特征：①有一个“中心位置”，即平衡位置；②运动具有往复性．如图所示． 2．弹簧振子是一种理想化模型 (1)弹簧振子是小球和弹簧所组成的系统的名称，但有时也把这样的小球称作弹簧振子或简称振子． (2)理想化的弹簧振子：一根没有质量的弹簧一端固定，另一端连接一个质点． (3)弹簧振子理想化条件：忽略弹簧质量、忽略小球的大小和形状、忽略摩擦及其他阻力． 3．平衡位置 振子不振动时，保持静止状态的位置；振子振动时，速度最大的位置．平衡位置不一定是中心位置(如图甲所示物体的振动)，物体经过平衡位置时不一定处于平衡状态(如图乙所示物体的振动) (多选)弹簧上端固定在0点，下端连接一小球，组成一个振动系统，如图所示，用手向下拉一小段距离后释放小球，小球便上下振动起来，关于小球的平衡位置，下列说法正确的是(　　) A．在小球运动的最低点 B．在弹簧处于原长时的位置 C．在小球速度最大时的位置 D．在小球原来静止时的位置 解析：选CD　平衡位置是振动系统不振动时，小球(振子)处于平衡状态时所处的位置，可知此时小球所受的重力大小与弹簧的弹力大小相等，即mg＝kx，也即小球原来静止的位置，故选项D正确，A、B错误；当小球处于平衡位置时，其加速度为零，速度最大，选项C正确． 如图甲所示，弹簧振子运动的最左端M(最右端N)距离平衡位置的距离为l，规定向右为正方向，其振动图像如图乙所示，下列说法中正确的是(　　 ) A．图中x0应为l B．0～t1时间内振子由M向O运动 C．t1～t2时间内振子由M向O运动 D．0～t2时间内与t2～t3时间内振子运动方向相反 解析：选A　A．结合甲、乙两图可知t1时刻振子的位移为正值且最大，振子位于N，x0应为l，故A正确；B．0～t1时间内位移为正值，且逐渐增大，则振子由O向N运动，故B错误；C．t1～t2时间内位移为正值，且逐渐减小，则振子由N向O运动，故C错误；D．0～t2时间内振子先沿正方向运动到最大位移处，再沿负方向运动到位移为零处，t2～t3时间内先沿负方向运动到负的最大位移处，再沿正方向运动到位移为零处，故D错误．故选A． 一个弹簧振子沿x轴做简谐运动，取平衡位置O为坐标原点．从某时刻开始计时，经过四分之一周期，振子具有沿x轴正方向的最大加速度．能正确反映振子位移x与时间t关系的图像是(　　) 解析：选A　根据简谐运动的特征可知，经过四分之一周期，振子具有沿x轴正方向的最大加速度，则此时振子的位移为负向最大，故A正确． 三、简谐运动及其图像 1．简谐运动：简谐运动的位移随时间按正弦函数的规律变化，所以不是匀变速运动，而是在变力作用下的非匀变速运动． 2．简谐运动的x－t图像 x－t图像上的x坐标表示振子相对平衡位置的位移，也表示振子的位置坐标．它反映了振子位移随时间变化的规律． 注意　x－t图像不是振子的运动轨迹． 3．由简谐运动的图像获取的信息 (1)任意时刻质点的位移的大小和方向 如图所示，质点在t1、t2时刻的位移分别为x1和－x2． (2)任意时刻质点的运动方向 根据下一时刻质点的位移确定运动方向，如图中的a点，下一时刻质点离平衡位置更远，故a点对应时刻质点向正方向远离平衡位置运动． (3)任意时刻质点的速度、位移的变化情况根据下一时刻质点的位移，判断是远离还是靠近平衡位置．若远离平衡位置，则速度越来越小，位移越来越大；若靠近平衡位置，则速度越来越大，位移越来越小． 如图甲所示为一弹簧振子的振动图像，规定向右的方向为正方向，试根据图像分析以下问题： (1)如图乙所示，振子振动的起始位置是________，从起始位置开始，振子向________(填“右”或“左”)运动． (2)在图乙中，找出图甲中的O、A、B、C、D各点对应振动过程中的位置，即O对应________，A对应________，B对应________，C对应________，D对应________． (3)在t＝2 s时，振子的速度方向与t＝0时振子的速度的方向________；1～2 s内振子的速度大小的变化情况是________． (4)振子在前4 s内的位移等于______． 解析：(1)由题图x－t图像知，在t＝0时，振子在平衡位置，故起始位置为E；从t＝0时，振子向正的最大位移处运动，即向右运动． (2)由x－t图像知：O点、B点、D点对应振动过程中的E点，A点在正的最大位移处，对应G点；C点在负的最大位移处，对应F点． (3)t＝2 s时，图线斜率为负，即速度方向为负方向；t＝0时，图线斜率为正，即速度方向为正方向，故两时刻速度方向相反，1～2 s内振子的速度逐渐增大． (4)4 s末振子回到平衡位置，故振子在前4 s内的位移为零． 答案：(1)E　右　(2)E　G　E　F　E (3)相反　逐渐增大　(4)0 [针对训练] (多选)如图所示为某简谐运动的图像，若t＝0时，质点正经过O点向b运动，则下列说法正确的是(　　) A．质点在0．7 s时，正在远离平衡位置运动 B．质点在1．5 s时的位移达到最大 C．在1．2～1．4 s时间内，质点的位移在增大 D．在1．6～1．8 s时间内，质点的位移在增大 解析：选BC　由于位移是指由平衡位置指向质点所在位置的有向线段，故质点在0．7 s时的位移方向向右，且正在向平衡位置运动，A错误；质点在1．5 s时的位移达到最大，B正确；质点在1．2～1．4 s时间内，正在远离平衡位置，所以其位移在增大，C正确．在1．6～1．8 s时间内，质点正向平衡位置运动，所以其位移正在减小，D错误． 1．下列运动属于机械振动的是(　　 ) ①乒乓球在地面上的自由来回上下运动 ②弹簧振子在竖直方向的上下运动 ③秋千在空中的来回运动 ④竖立于水面上的圆柱形玻璃瓶的上下运动 A．①②　　　　　 B．②③ C．③④ D．①②③④ 解析：选D　机械振动的特点是物体在平衡位置附近做往复运动，ABC错误，D正确． 2．如图所示，水平方向上有一弹簧振子，O点是其平衡位置，振子在a和b之间振动，关于振子，下列说法正确的是(　　) A．在a点时加速度最大，速度最大 B．在O点时速度最大，位移最大 C．在b点时位移最大，速度最小 D．在b点时加速度最大，速度最大 解析：选C　O点为弹簧振子的平衡位置，振子在O点时加速度为零，位移为零，速度最大，故B错误；振子在a、b两点时，位移最大，加速度最大，速度为零，故A、D错误，C正确． 3．(多选)如图所示为质点P在0～4 s内的振动图像，下列叙述正确的是(　　) A．再过1 s，该质点的位移是正向最大 B．再过1 s，该质点的速度方向向上 C．再过1 s，该质点运动到平衡位置 D．再过1 s，该质点的速度为零 解析：选AD　依题意，再经过1 s，振动图像将延伸到正向位移最大处，这时质点的位移为正向最大，质点的速度为零，无方向，A、D正确，B、C错误． 4．(多选)如图甲所示为以O点为平衡位置，在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图像，由图可知下列说法中正确的是(　　) A．在t＝0．2 s时，弹簧振子的加速度为正向最大 B．在t＝0．1 s与t＝0．3 s两个时刻，弹簧振子在同一位置 C．从t＝0到t＝0．2 s时间内，弹簧振子做加速度增大的减速运动 D．在t＝0．6 s时，弹簧振子有最小的位移 解析：选BC　在t＝0．2 s时，弹簧振子的位移为正向最大，加速度为负向最大，故A错误；在t＝0．1 s与t＝0．3 s两个时刻，弹簧振子的位移相同，说明弹簧振子在同一位置，故B正确；从t＝0到t＝0．2 s时间内，弹簧振子的位移增大，加速度增大，速度减小，所以弹簧振子做加速度增大的减速运动，故C正确；在t＝0．6 s时，弹簧振子的位移为负向最大，故D错误． $$