第2章 关键能力提升：简谐运动的应用（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的应用，涵盖基本概念、图像理解及与其他力学知识的综合应用。通过问题导入如“描述简谐运动的物理量有哪些”等，结合思考与讨论引导学生复习位移、速度等概念，搭建新旧知识联系的学习支架。 以核心素养为导向，通过典例分析与对标训练培养科学思维中的模型建构和推理论证能力，如简谐运动模型应用及图像识别。注重问题探究过程，提升学生信息获取和思维建模能力，结合易错提醒强化理解，助力掌握学科特色学习方法。

关键能力提升: 简谐运动的应用 【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 简谐运动基本概念的 理解； 图像的识别与应用； 与其他力学知识的综 合应用 1. 能提取信息并加工判断，在特定实际情境中，物体能否视为振子，具备信息获取能力； 2. 能推理判断出实际情境中哪些是主要因素，哪些是次要因素，具备推理论证能力； 3. 能体会建构物理模型的思维方式，具备思维建模能力； 4. 知道简谐运动的对称性，具备语言组织能力和表达能力，锻炼和培养批判和创新思维； 1. 建立观念，以物理学视角说明如何建构简谐运动的科学概念； 2. 辩证的理解弹簧振子模型的条件，进而应用该模型处理物体运动的问题； 3. 通过观察体会思考如何描述简谐运动，经历思维探究过程； 4. 树立具体问题具体分析的科学态度，体会新概念的建立方法，物理模型在物理学研究过程中的意义。 【本课时主要内容】 基本概念 对图像的理解 与其他知识结合的综合应用 【答案】位移　时间　周期　动能　势能　(2n-1) 探究1　对简谐运动相关概念的理解 【问题导入】 描述简谐运动的物理量有哪些？彼此有怎样的联系？ 【思考与讨论】 复习引出位移、速度、加速度、回复力、振幅等相关概念。 【典例1】弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动时 (　　) A. 经过平衡位置的动量都相同 B. 加速度大小与位移大小成正比,方向与位移方向相同 C. 无论从何时开始计时,经过半个周期弹簧振子经过的路程等于两倍振幅 D. 无论从何时开始计时,经过四分之一个周期弹簧振子经过的路程等于振幅 【必备知识】简谐运动的基本概念. 【关键能力】 【答案】C　 【解题思路】 　简谐运动的本质是变加速往复运动,具有周期性. 【对标训练1】光滑水平桌面上,弹簧振子在A、B之间做简谐运动,O为平衡位置,则下列说法错误的是(　　) A. 振子的位移增大的过程中,弹力做负功 B. 振子的速度增大的过程中,弹力做正功 C. 振子的加速度增大的过程中,弹力做正功 D. 振子从O点出发到再次回到O点的过程中,弹力做的总功为0 【答案】C　 【解题思路】 【易错提醒】从平衡位置和最大位移处两个特殊位置突破,结合回复力的定义分析. 探究2　对简谐运动图像的理解 【问题导入】 如何用数学图像表述简谐运动这一物理过程？ 【思考与讨论】 探讨“x,t”图像中“点、切线”的物理意义。 【典例2】(教材改编题)两个弹簧振子甲、乙沿水平方向放置,其振动图像如图所示,则(　　) 典例2 A. 甲、乙两弹簧振子的频率之比为1∶2 B. t=2 s时甲具有负向最大加速度 C. t=2 s时乙具有正向最大位移 D. t=4 s时甲、乙两弹簧振子的速度方向相同 【必备知识】简谐运动的基本物理量之间的内在联系,识别图像的相关要素. 【关键能力】　 【答案】C　 【解题思路】 　数学图像语言与真实物理过程的对应. 【对标训练2】如图甲所示,悬挂在竖直方向上的弹簧振子在C、D间做简谐运动,从平衡位置O向下运动时开始计时,振动图像如图乙所示,D点所在位置为重力势能的零势能点,则下列说法正确的是 (　　) 对标训练2 A. 振子在C、D时弹簧具有相同的弹性势能 B. t=0.15 s,振子处于超重状态 C. t=0.1 s振子的加速度沿y轴正方向 D. 0.05~0.15 s内,振子的回复力先减小后增大 【答案】D　 【解题思路】 【易错提醒】竖直方向的弹簧振子的回复力由重力、弹簧弹力的合力提供. 探究3　简谐运动与其他力学知识的综合应用 【问题导入】 思考与回忆分析物体运动过程的常用方法。 【思考与讨论】 牛顿的动力学观念、功能原理、动量观。 【典例3】如图所示,质量为m的小球从与轻弹簧上端相距x处静止释放,弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g,不计一切阻力,则小球在向下运动的过程中 (　　) 　典例3 A. 最大加速度为g B. 最大加速度小于g C. 最大速度为 D. 最大速度为 【必备知识】简谐运动的对称性,功能关系. 【关键能力】　 【答案】D　 【解题思路】 　新情境中应用简谐运动的对称性解决问题,注意弹簧变力做功应取平均值处理. 【对标训练3】如图所示,一辆小车(装有细沙)与一轻质弹簧组成一个弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动,当小车以最大速度vm通过某点时,一小球恰好以大小为v0的速度竖直落入小车沙堆中并立即与小车保持相对静止,已知弹簧振子的周期为T=2π,其中k为弹簧的劲度系数,以下说法正确的是(　　) 　对标训练3 A. 小球落入小车过程中,小球和小车(含沙)动量守恒 B. 小球落入小车过程中,小球、小车(含沙)和弹簧组成的系统机械能守恒 C. 小球与小车保持相对静止后,整个弹簧振子的振幅变小 D. 小球与小车保持相对静止后,整个弹簧振子的周期变小 【答案】C　 【解题思路】 【易错提醒】小球落入小车中,属于碰撞模型中的“二合一”过程,水平方向动量守恒,机械能损失最大. 学科网（北京）股份有限公司 $