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

编号：XX1-2-1 高碑店新城紫泉中学学生导学提纲 （高二年级物理学科） 班级： 姓名： 日期： 课题：2.1 简谐运动 【学习目标】 1．通过实验观察，认识机械振动。会运用理想化方法建构弹簧振子模型。 2．通过观察，分析和推理，证明弹簧振子的位移一时间图像是正弦曲线，会用图像描述简谐运动。 3．经历探究简谐运动规律的过程，能分析数据，发现特点，形成结论。 【学习重难点】 1．形成简谐运动的概念和认识它的位移一时间图像 2．弹簧振子理想化模型的建构和简谐运动位移与时间函数关系的得出； 【基础感知】 定义：我们把物体或物体的一部分在一个位置附近做的 运动称为机械振动。简称振动 机械振动 特点 对称性：物体的运动关于平衡位置对称（平衡位置：振动物体静止时的位置） 周期性：往复运动 定义：由 和 组成的系统，是一种 模型 弹簧振子 （1）忽略摩擦力等各种阻力； （2）小球看成 ； （3）忽略 质量； （4）小球从平衡位置被拉开的位移在 内； 条件 简谐运动 坐标原点：以 位置为坐标原点 建立坐标系 弹簧振子的位移—时间图像 规定正方向：以向右为正方向 纵坐标x：质点相对平衡位置的位置，即位移 横坐标t：时间 小球的位置—时间图像x-t图像就是小球的位移—时间图像 匀速拉动纸带法 频闪照相法 作图方法 猜想：弹簧振子的x-t图像是 曲线 验证方法 方法一：：假定简谐运动的曲线是正弦曲线，测量它的振幅和周期，写出对应的正弦函数的表达式。将每一个位移对应的振动时间代入表达式求出函数值，比较这一函数值与测量值，看一看二者是否相等。 方法二：在图2.1-3 中，测量小球在各个位置的横坐标和纵坐标。把测量值输入计算机中，作出这条曲线，看一看小球的位移—时间关系是否可以用正弦函数表示。 图像分析 简谐运动 结论：小球位移与时间的关系是 关系 定义：如果质点的位移与时间的关系遵从 的规律，即它的振动图象(x－t图象)是一条 曲线，这样的振动叫做简谐运动 特点：简谐运动是最 、最 的振动．弹簧振子的运动就是简谐运动 位移：以平衡位置为坐标原点，偏离平衡位置的位移用位置坐标表示 物理含义：速度是描述振子在平衡位置附近振动快慢的物理量 分析 特点：振子在最大位移处速度 ，在平衡位置速度 速度 图像：速度可以用图线的切线斜率表示，切线右倾为 ，左倾为 加速度 大小：，x越大，F越大，a越大 方向：始终指向平衡位置，每次过平衡位置时a都变向 三者大小关系：x变大，a变 ，v变 ；x变小，a变 ，v变 【能力提升】 1． 判断下列说法的正误。 (1) 竖直放于水面上的圆柱形玻璃瓶的上下运动是机械振动。(      ) (2) 物体的往复运动都是机械振动。(      ) (3) 小鸟飞走后树枝的往复运动不是机械振动。(      ) (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) 弹簧振子同质点一样都是理想化模型。(      ) (6) 弹簧振子的x－t图像的曲线就是它的运动轨迹。(      ) (7) 简谐运动的图像表示质点振动的轨迹是正弦或余弦曲线。(      ) (8) 振动图像中弹簧振子的位移－5cm小于1cm。(      ) 机械振动 2. 下列运动中属于机械振动的是（　　） A．人趴在地上做俯卧撑 B．水塘里的芦苇在微风作用后的左右摆动 C．五星红旗迎风飘扬 D．乒乓球在乒乓球桌上上下跳动 3. 下列运动中属于机械振动的是（　　） A．人说话时声带的振动 B．钟摆的摆动 C．匀速圆周运动 D．竖直向上抛出的物体的运动 4. 关于弹簧振子，以下说法正确的是（　　） A．弹簧振子是研究机械振动的物理模型 B．小球的质量远小于弹簧的质量 C．弹簧的质量不需要很轻 D．弹簧和小球组成的系统机械能不守恒 简谐运动 5. 如图所示，下列四种场景中的运动一定不是简谐运动的是（　　） A． B． C． D．    6. 请判定以下物体运动中不是简谐运动的是（　　） A．图甲中，倾角为θ的光滑斜面上的小球沿斜面拉下一段距离，然后松开 B．图乙中，竖直浮在水中的均匀木筷，下端绕几圈铁丝，把木筷往上提起一段距离后放手 C．图丙中，光滑圆弧面上的小球，从最低点移开很小一段距离，放手后，小球在最低点左右运动 D．图丁中，倾角均为θ的两光滑斜面，让小球在斜面某处从静止开始在两斜面间来回运动 7. 下列关于简谐运动的说法中正确的是（　　） A． 简谐运动属于一种匀变速运动 B． 做简谐运动的物体在平衡位置所受的合外力为0 C． 做简谐运动的物体经过同一位置时的速度必然相同 D． 做简谐运动的物体的位移方向与加速度方向一定相反 8. 做简谐运动的物体，当相对于平衡位置的位移为负值时（　　） A．速度一定为正值，加速度一定为负值 B．速度一定为负值，加速度一定为正值 C．速度不一定为正值，加速度一定为正值 D．速度不一定为负值，加速度一定为负值 9. 弹簧振子在做简谐运动时（　　） A．加速度大小和位移大小成正比，方向相反 B．加速度大小和位移大小成正比，方向相同 C．速度和位移大小成正比，方向相同 D．速度和位移大小成正比，方向相反 10. 如图所示，光滑水平面上的弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点间做简谐运动，取向左为正方向，则振子从O点运动到B点的过程中（　　） A． 位移不断减小 B． 加速度不断减小 C． 位移方向与加速度方向始终相同 D． 速度减小，弹性势能增大 11. 如图所示为一弹簧振子，O为平衡位置，设向右为正方向，振子在B、C之间振动时（　　） A．B→O位移为负，速度为正 B．O→C位移为正，加速度为负 C．C→O位移为负，加速度为正 D．O→B位移为负，速度为负 12. O点是弹簧振子的平衡位置，在图上标出振子在B点的振动位移和在A点的加速度。 【思维训练】 简谐运动的图像 13. 如图所示为质点P在0～4s内的振动图像，下列叙述正确的是（　　） A．再过1s，该质点的位移是正方向最大 B．再过1s，该质点的速度方向为正方向 C．再过1s，该质点的速度方向为负方向 D．再过1s，该质点的速度最大 14. 一质点做简谐运动的图像如图所示，在4s内具有最大负方向速度和具有最大正方向加速度的时刻分别是（　　） A．1s，4s B．3s，2s C．1s，2s D．3s，4s 15. 如图甲所示，一弹簧振子在A、B间振动，取向右为正方向，振子经过O点时开始计时，其振动的xt图像如图乙所示。则下列说法正确的是（　　） A．t2时刻振子在A点 B．t2时刻振子在B点 C．在t1～t2时间内，振子的位移在增大 D．在t3～t4时间内，振子的位移在减小 16．弹簧振子以点O为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图所示，下列说法正确的是（　　） A．t=0.8s时，振子的速度方向向左 B．t=0.2s时振子正在做加速度增大的减速运动 C．t=0.4s和t=1.2s时，振子的加速度完全相同 D．t=0.4s到t=0.8s的时间内，振子的速度逐渐减小 【学习总结】 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $