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

该高中物理导学案聚焦“简谐运动”核心知识点，涵盖弹簧振子、回复力特点、周期频率、能量特征及x-t图像等内容。课堂导入通过弹簧振子实验（释放观察运动特点、涂润滑油对比阻力影响、理想模型猜想），结合复习周期频率关系、牛顿第二定律，搭建前后知识联系的学习支架。 该资料以科学探究为主线，引导学生经历实验对比与理想模型建构过程，通过微思考分析x-t图像中位移速度变化，培养科学思维能力，强化物理观念提炼。习题设计注重图像信息获取与简谐运动特征分析，助力学生深化理解，提升用物理视角解决问题的能力。

课题 1.1 简谐运动 学习目标 1．认识弹簧振子，知道简谐振动回复力的特点。(物理观念) 2．知道振幅、周期和频率的概念，知道周期和频率的关系。(物理观念) 3．知道简谐运动的能量特征。(物理观念) 4．根据回复力的特点判断某振动是否为简谐运动，根据运动特点分析周期、位移和路程。(科学思维) 5．经历对简谐运动特征的探究过程，加深领悟用图像描绘运动的方法。(科学探究) 重点难点 重点：根据回复力的特点判断某振动是否为简谐运动，根据运动特点分析周期、位移和路程。 难点：经历对简谐运动特征的探究过程，加深领悟用图像描绘运动的方法。 夯实基础 复习与回顾： 周期和频率的关系、牛顿第二定律等 新知学习 【探究导学】 【弹簧振子运动过程】。 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？ (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？ (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？ 【微思考】 如图所示为弹簧振子振动时的x-t图像，试分析： (1)t1和t2时刻小球分别位于哪个位置？ (2)从大小和方向两方面描述t1～t2时间内位移和速度各如何变化？ (3)从大小和方向两方面描述t2～t3时间内位移和速度各如何变化？ 【梳理与总结】 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 运动，简称振动。 2．平衡位置：振动的物体在振动方向上所受合力为 的位置。 3．弹簧振子 (1)由 和 组成的系统，有时也简称振子，是一个 模型。 (2)小球与弹簧组成的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。 二、弹簧振子的位移—时间图像　简谐运动 1．振子的位移：以 为坐标原点，指向小球所在位置，即振动小球的位置坐标反映了小球相对于 位置的位移。 2．振动图像(x-t图像) (1)x-t图像：用横轴表示小球运动的 ，纵轴表示小球离开 位置的位移，描绘出的小球在平衡位置附近 时的 随 变化的x-t图像，即为振动图像，如图所示。 (2)图像的物理意义：反映了振子位移随时间变化的规律，它 (选填“是”或“不是”)振子的运动轨迹。 3．简谐运动：物体的位移与时间的关系遵从 的规律，振动图像(x-t图像)是一条 。 例题1．(多选)如图所示，一弹簧振子做简谐运动，下列说法正确的是(　　) A. 若位移为负值，则加速度一定为正值 B. 振子通过平衡位置时，速度为0，位移最大 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 例题2．在水平方向做简谐运动的质点，其振动图像如图所示，假设向右的方向为正方向，则物体的位移向左且速度向右的时间段是(　　) A. 0～1 s内 B. 1 s～2 s内 C. 2 s～3 s内 D. 3 s～4 s内 课堂总结 由振动图像(x-t图像)获取的信息 1．位移及变化 (1)确定某一时刻的位移如图所示，质点在t1、t2时刻的位移分别为x1和－x2。 (2)质点位移的变化情况：靠近平衡位置的过程中，位移减小，平衡位置处最小(为零)；远离平衡位置的过程中，位移增大，最远点位移最大。 2．速度及变化 (1)运动方向的确定 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。 (2)质点速度大小的变化情况 ①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。 ②根据x-t图像的斜率判断速度的大小和方向。斜率越大，则速度越大，斜率越小，则速度越小；斜率为正，则速度沿所选的正方向，斜率为负，则速度沿负方向。 巩固检测 1.判断下列说法的正误。 1．乒乓球在地面上的上下运动是一种机械振动。(　　) 2．弹奏吉他时琴弦的运动是机械振动。(　　) 3．机械振动是匀变速直线运动。(　　) 4．平衡位置即为速度为0的位置。(　　) 5．如图甲所示，一弹簧振子在A、B之间做简谐运动，O点为小球静止的位置，其振动图像如图乙所示，规定向右的方向为正方向，试根据图像分析以下问题： (1)在t＝0时刻，小球所处的位置为________(选填“A点”“O点”或“B点”)，正在向________(选填“左”或“右”)运动。 (2)A、B两点间的距离为________cm。 (3)在图乙中，小球在t＝1 s、t＝2 s和t＝3 s 时所处的位置依次是________、________和________。 (4)在t＝2 s时，小球速度的方向与t＝0时速度的方向________。(选填“相同”或“相反”) (5)小球在前4 s内的位移等于______cm，其路程为________cm。 6．(多选)如图所示，一弹簧振子做简谐运动，下列说法正确的是(　　) A. 若位移为负值，则加速度一定为正值 B. 振子通过平衡位置时，速度为0，位移最大 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 7．在水平方向做简谐运动的质点，其振动图像如图所示，假设向右的方向为正方向，则物体的位移向左且速度向右的时间段是(　　) A. 0～1 s内 B. 1 s～2 s内 C. 2 s～3 s内 D. 3 s～4 s内 8．如图所示，质点在1 s末的位移是(　　) A. 5 cm B. －5 cm C. 15 cm D. 0 课后作业 选做《素养评价》 学科网（北京）股份有限公司 $