2.1 简谐运动 学习任务单-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

该高中物理学习任务单聚焦简谐运动核心内容，以机械振动概念为起点，通过弹簧振子理想化模型建构，衔接全振动过程分析与位移-时间图像认知，最终落脚于简谐运动图像特征及位移、速度变化规律的理解，形成“概念-模型-图像-应用”的学习支架。 任务单注重物理观念与科学思维的培养，依托弹簧振子模型渗透模型建构意识，通过位移-时间图像强化运动观念，课中课后习题设计情境化，如规定正方向分析速度位移方向，解析详实例证科学推理，助力学生从物理学视角理解简谐运动本质，提升问题解决能力。

高中物理人教版选择性必修第一册 第二章《机械振动》 2.1 简谐运动 同步练 学习任务单 课题 2.1 简谐运动 同步练 学习目标 1.了解机械振动的概念，知道弹簧振子是一种理想化模型，理解弹簧振子的平衡位置。 2.理解简谐运动的概念和特点，知道简谐运动的图像特征。 3.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。 课前学习任务 1．全振动：如图所示，点O为振子的平衡位置，先将振子由平衡位置O拉到点B，从释放振子开始计时，振子开始振动。振子经历B→O→B′→O→B路径的一个完整振动过程叫作一次全振动。 2．弹簧振子的位移—时间图像，如图所示。 3．简谐运动：振子一直在平衡位置附近振动，每个全振动中偏离平衡位置的最大距离和需要的时间都不变，振子的位移－时间函数为正弦或者余弦函数，我们把具有这种特征的运动叫作简谐运动。 课中学习任务 1.如图所示，一个弹簧振子在A、B间做简谐运动，O是平衡位置，把向右的方向选为正方向，以某时刻作为计时零点(t＝0)，此时振子正向负方向运动，加速度为零。那么以下四个振动图像中能正确反映振动情况的是(　　) 2.在水平方向上做简谐运动的质点，其振动图像如图所示。若取向右为正方向，则质点的位移向左且速度向右的时间段是(　　) A．0到1 s内 B．1 s到2 s内 C．2 s到3 s内 D．3 s到4 s内 3.(多选)如图所示，弹簧振子在光滑水平杆上的A、B之间做往复运动，下列说法正确的是(　　) A．弹簧振子运动过程中受重力、支持力和弹簧弹力的作用 B．弹簧振子运动过程中受重力、支持力、弹簧弹力和回复力的作用 C．小球由A向O运动过程中，回复力逐渐增大 D．小球由O向B运动过程中，回复力的方向指向平衡位置 4．(多选)如图甲所示为以O点为平衡位置，在A、B两点间运动的弹簧振子，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，振子的速度为正向最大 B．在t＝0.1 s与t＝0.3 s两个时刻，振子在同一位置 C．从t＝0.2 s到t＝0.4 s时间内，振子的速度增大 D．在t＝0.6 s时，振子有最小的位移 课中学习任务答案 1.D　[t＝0时刻振子加速度为零，说明此时刻振子位于平衡位置；t＝0时刻振子正向负方向运动，说明在0时刻到周期时间内，振子位移为负，图像在时间轴下方，A、B、C错误，D正确。] 2．D　[由于规定向右为正方向，则位移向左表示位移为负，这段时间应为2 s到4 s内，又要求速度向右，因此速度方向应为正，则满足这两个条件的时间段为3 s到4 s内，选项D正确。] 3.AD 解析　弹簧振子运动过程中受重力、支持力和弹簧弹力，回复力是根据效果命名的力，它是由物体受到的具体的力所提供的，在此情景中弹簧的弹力充当回复力，故A正确，B错误；回复力与小球偏离平衡位置的位移的大小成正比，由A向O运动过程中位移在减小，故此过程回复力逐渐减小，故C错误；回复力总是指向平衡位置，故D正确。 4．BC　[在t＝0.2 s时，振子的位移为正向最大，此时瞬时速度为零，故A错误；在t＝0.1 s与t＝0.3 s两个时刻，振子的位移相同，说明振子在同一位置，故B正确；从t＝0.2 s到t＝0.4 s时间内，振子从最大位移向平衡位置运动，速度增大，故C正确；在t＝0.6 s时，振子的位移为负向最大，故D错误。] 课后学习任务 1．(多选)关于机械振动的位移和平衡位置，以下说法中正确的是(　　) A．做机械振动的物体必有一个平衡位置 B．机械振动的位移总是以平衡位置为起点的位移 C．机械振动的物体运动的路程越大，发生的位移也越大 D．机械振动的位移是指振动物体偏离平衡位置最远时的位移 2.如图所示，一弹簧振子做简谐运动，关于弹簧振子的速度和位移，下列说法正确的是(　　) A．速度方向总与位移方向相反 B．速度方向总与位移方向相同 C．振子每次经过平衡位置时，位移相同，速度也一定相同 D．振子每次经过同一位置时，其速度不一定相同，但位移一定相同 3.如图所示，滑块在M、N之间做简谐运动。以平衡位置O为原点，建立Ox轴，向右为x轴正方向。若滑块位于N点时开始计时，则其振动图像为(　　) 4.(多选)如图所示为某弹簧振子在0～5 s内的振动图象，则下列说法中正确的是(　　) A.振动周期为4 s，振幅为8 cm B.第2 s末振子的速度为零，加速度为负向的最大值 C.第3 s末振子的速度为正向的最大值 D.从第1 s末到第2 s末振子在做加速运动 课后学习任务答案 1.答案　AB 解析　物体在平衡位置附近的往复运动叫机械振动，故A正确；机械振动的位移是以平衡位置为起点指向振动物体所在位置的有向线段，位移随时间而变，振动物体偏离平衡位置最远时，振动物体的位移最大，而路程越大，位移不一定越大，故B正确，C、D错误。 2．D　[做简谐运动的弹簧振子，速度方向与位移方向存在两种可能，因为位移的方向总是背离平衡位置，所以当振子靠近平衡位置时，二者方向相反，远离平衡位置时，二者方向相同，故A、B错误；振子每次经过平衡位置时，速度大小相等，方向不一定相同，但位移相同，故C错误；振子每次经过同一位置时，位移相同，速度大小相等，但速度方向可能相同，也可能不同，故D正确。] 3．A　向右为x轴正方向，滑块运动到N点时，具有正方向最大位移，所以滑块位于N点时开始计时，振动图像应是余弦曲线，如图所示，故选A。 4.解析　由图象知，周期T＝4 s，振幅A＝8 cm，A正确；第2 s末振子到达负向最大位移位置，速度为零，加速度为正向的最大值，B错误；第3 s末振子经过平衡位置，速度达到最大值，且向正方向运动，C正确；从第1 s末到第2 s末振子由平衡位置运动到达负向最大位移位置，速度逐渐减小，做减速运动，D错误。 答案　AC 学科网（北京）股份有限公司 $