第2章 第1节 简谐运动（正文）（Word版）-【未来密码】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册关键能力提升同步学案（人教版）

该高中物理导学案聚焦简谐运动，涵盖弹簧振子模型建立、运动特点及位移-时间图像等核心知识点。通过实验装置观察小球运动、观看视频，结合思考与讨论分析运动往复性、阻力影响等，从质点运动基础引入机械振动，逐步建构理想化模型，搭建学习支架。 以核心素养为导向，通过实验观察和推理建构弹簧振子模型（科学思维），结合x-t图像分析培养信息提取能力（科学探究），典例与对标训练强化运动和相互作用观念（物理观念），助力学生掌握模型建构方法，提升问题解决能力。

1 1.简谐运动 【定标—核心素养】 关键能力与核心素养 考情揭秘 直击能力 定标素养 基本考查点 弹簧振子模型的建立； 简谐运动的运动特点 通过前面对质点的运动有一定了解的基础上，通过观察，认识机械振动。会运用理想化方法建构弹簧振子模型。 通过观察、分析和推理，证明弹簧振子的位移-时间图像是正弦曲线，会用图像描述简谐运动。能从运动的角度分析简谐运动。 能从位移-时间图像中提取信息并加工判断，在特定实际情境中，系统能否抽象为弹簧振子模型，具备信息获取能力； 通过探究简谐运动规律的过程，能体会弹簧振子的建构物理模型的思维方式，具备思维建模能力； 1. 建立清晰的物理观念和科学思维，在形成相互作用观念和运动观念基础上推理论证得到弹簧振子在运动过程中各个运动参量的变化，利用力和运动的关系分析和解决问题。 2. 通过实验观察，会运用理想化方法建构弹簧振子模型。通过观察、分析和推理，证明弹簧振子的位移-时间图像，会用图像描述简谐运动。强化分析辩证能力。 3. 通过探究简谐运动规律的过程，能分析数据、发现特点、形成结论，经历思维探究过程。 4. 树立具体问题具体分析的科学态度，体会物理观念的形成过程，物理模型在物理学研究过程中的意义。 重点及难点 理解弹簧振子模型建立的抽象思维方法； 理解用图像描述简谐运动 题型及难度 选择题为主， 难度偏易 【本课时主要内容】 弹簧振子 弹簧振子的位移—时间图像 简谐运动:如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律,即它的振动图像(x-t图像)是一条　　　　,这样的振动是一种　　　　.简谐运动是一种最基本的振动.弹簧振子中小球的运动就是简谐运动.  【答案】往复运动　小球和弹簧组成的系统　0　平衡位置　小球的平衡位置　振动方向　小球相对平衡位置的位移　小球的位移—时间图像　时间　小球的位移　往复运动　x-t　正弦曲线　简谐运动 探究1　弹簧振子 【问题导入】 观看实验装置：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． 观看视频：观察小球的运动 【思考与讨论】 (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？ (4)小球从A到B过程中的速度和加速度大小分别怎样变化？方向如何？ 答案　(1)小球的运动具有往复性．小球因为受到阻力的作用最终停止运动． (2)小球往复运动的次数增多，运动时间变长． (3)小球将持续地在AB间做往复运动． (4)A→O过程中速度增大，方向向右，加速度减小，方向向右；O→B过程中速度减小，方向向右，加速度增大，方向向左． 引出弹簧振子的概念，从实际模型不断减小摩擦，建构弹簧振子的理想化模型，通过观察得到物体的位置随时间发生往复性变化的运动即为机械运动，进一步探究弹簧振子的位移、速度及加速度的变化特点。 【典例1】如图所示,水平方向上有一弹簧振子,O点是其平衡位置,小球在a和b之间振动,关于小球,下列说法正确的是 (　　) 典例1 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 【必备知识】弹簧振子的基本模型及特点. 【关键能力】　 【答案】C　 【解题思路】 【对标训练1】如图所示,一弹簧振子做简谐运动,下列说法正确的是 (　　) 对标训练1 A. 若位移为负值,则加速度一定为负值 B. 小球通过平衡位置时,速度为0,位移最大 C. 小球每次经过平衡位置时,位移相同,速度也一定相同 D. 小球每次通过同一位置时,其速度不一定相同,但位移一定相同 【答案】D　 【解题思路】 【易错提醒】位移方向≠速度方向. 探究2　简谐运动及其图像 【问题导入】 如图甲所示，在弹簧振子的小球上固定安置一记录用的铅笔P，在下面放一条白纸带，铅笔可在纸上留下痕迹． 【思考与讨论】 1. 振子振动时白纸不动，画出的轨迹是怎样的？ 2. 振子振动时，匀速拖动白纸时，画出的轨迹又是怎样的？ 3. 图乙为弹簧振子振动时位移与时间的图像，试分析t1和t2时刻小球分别位于哪个位置？该图像有什么特点？是否描述的是小球运动的轨迹？ 答案：　 1.轨迹是一条平行于运动方向的直线． 2.轨迹是一条正弦曲线． 3.t1时刻小球位于正向最大位移处，t2时刻小球位于平衡位置．弹簧振子的位移与时间的图像是正弦图像，它反映了小球位移随时间的变化关系，并不是小球的运动轨迹． 【典例2】(教材改编题)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: 典例2 (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.  【必备知识】弹簧振子位移的概念及弹簧振子的特点. 【关键能力】 【答案】(1) O点　右　(2) 6　(3) B点　O点　A点　(4) 相反　(5) 0　12　 【解题思路】 【对标训练2】 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,小球具有沿x轴正方向的最大加速度.下列各图中能正确反映小球位移x与时间t关系的是 (　　) A. B. C. D. 【答案】A　 【解题思路】 【易错提醒】 简谐运动的x-t图像 学科网（北京）股份有限公司 $