2.1 简谐运动(Word讲义)-【满分思维】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册学生用书（人教版）

第二章　机械振动 1　简谐运动 学习任务一　弹簧振子 [教材链接] 阅读教材,完成下列填空. 1.机械振动 (1)定义:物体或物体的一部分在　　　　位置附近的往复运动称为机械振动,简称振动.这个位置称之为平衡位置.  (2)特点:①围绕着平衡位置运动;②运动具有往复性. 2.弹簧振子 (1)定义:小球和弹簧组成的系统称作弹簧振子,有时也简称为振子. (2)条件:①忽略摩擦力等各种阻力;②小球看成质点; ③忽略弹簧质量; ④弹簧始终在弹性限度内. (3)弹簧振子的分类(按振动方向分) 水平弹簧振子 竖直弹簧振子 示意图 运动 特点 把小球拉向右方,然后放开,它就在水平方向的平衡位置附近运动起来 将小球下拉或者上托之后放开,小球总是在竖直方向的平衡位置附近往复运动 平衡位 置受力 F弹=0 F弹=kx=mg 平衡 位置 弹簧原长 形变量x= 【辨别明理】 (1)乒乓球在地面上的上下运动是一种机械振动. (　) (2)平衡位置是速度为零的位置. (　) 例1 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 [反思感悟] 　     例2 (多选)弹簧上端固定在O点,下端连接一小球,组成一个振动系统,如图所示,用手竖直向下拉一小段距离后释放小球,小球便上下振动起来. 关于小球的平衡位置,下列说法正确的是 (　) A.在小球运动的最低点 B.在弹簧处于原长的位置 C.在小球速度最大的位置 D.在小球原来静止的位置 变式1 [2025·重庆八中高二月考] 如图所示,一弹簧振子在一条直线上做简谐运动,第一次先后经过M、N两点时速度v(v≠0)相同,那么下列说法正确的是 (　) A.振子在M、N两点所受弹簧弹力相同 B.振子在M、N两点时的位移相同 C.振子在M、N两点加速度大小相等 D.从M点到N点,振子先做匀加速运动,后做匀减速运动 [反思感悟] 　     【要点总结】 振子振动中的运动描述 振动的过程 弹力方向 位移方向 从平衡位置 运动到正向 位移最大 指向平衡位置 由平衡位置指向小球所在的位置 ①弹簧对小球的弹力方向与位移方向相反 ②加速度方向与弹力方向相同,与位移方向相反 ③速度方向与位移方向相同 从正向位移 最大处运动 到平衡位置 指向平衡位置 由平衡位置指向小球所在的位置 ①弹簧对小球的弹力方向与位移方向相反 ②加速度方向与弹力方向相同,与位移方向相反 ③速度方向与位移方向相反 学习任务二　弹簧振子的位移—时间图像 [教材链接] 阅读教材,完成下列填空. 1.弹簧振子的位移:从　　　　位置指向振子在该时刻位置的　　　　线段;若规定振动质点在平衡位置右侧时位移为　　　　,则它在平衡位置左侧时位移为　　　　.  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(x),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3 如图所示是某振子做简谐运动的图像,以下说法正确的是 (　) A.因为振动图像可由实验直接得到,所以图像就是振子实际运动的轨迹 B.振动图像反映的是振子位移随时间变化的规律,并不是振子运动的实际轨迹 C.振子在B位置的位移就是曲线BC的长度 D.振子运动到B点时的速度方向即该点的切线方向 [反思感悟] 　       变式2 (多选)[2026·河北石家庄二中高二月考] 弹簧振子做简谐运动,振动图像如图所示,下列说法正确的是 (　) A.t1、t2时刻物体的速度大小相等,方向相反 B.t1、t2时刻物体的位移大小相等,方向相反 C.t2、t3时刻物体的速度大小相等,方向相反 D.t2、t4时刻物体的位移大小相等,方向相反 【要点总结】 1.从弹簧振子的振动图像可以确定任意时刻小球的位移、振动方向和加速度的方向. 2.位移—时间图像反映了小球位移随时间变化的规律,它不是小球的运动轨迹. 3.弹簧振子的振动图像(x⁃t图像)是正弦曲线. 1.(对机械振动的理解)关于机械振动的位移和平衡位置,以下说法中正确的是 (　) A.平衡位置就是物体振动范围的中心位置 B.机械振动的位移是以平衡位置为起点的位移 C.做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.(弹簧振子)[2026·北京十一学校高二月考] 如图所示为一个水平方向的弹簧振子,小球在M、N间做简谐运动,O是平衡位置.关于小球的运动情况,下列描述正确的是 (　) A.小球经过O点时速度为零 B.小球经过M点与N点时有相同的加速度 C.小球从M点向O点运动过程中,速度减小 D.小球从O点向N点运动过程中,速度减小 3.(弹簧振子的位移—时间图像)[2026·安徽合肥一六八中学高二月考] 如图所示为质点P在0~4 s内的振动图像,下列叙述正确的是 (　) A.再过1 s,该质点的位移是正方向最大 B.再过1 s,该质点的速度方向为正方向 C.再过1 s,该质点的速度方向为负方向 D.再过1 s,该质点的速度最大 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二章　机械振动 1　简谐运动 [教材链接] 1.(1)一个 【辨别明理】 (1)×　(2)×　 例1　A　[解析] 弹簧振子是研究机械振动的物理模型,故A正确;弹簧的质量需要很轻,小球的质量要远大于弹簧的质量,故B、C错误;弹簧和小球组成的系统机械能守恒,故D错误. 例2　CD　[解析] 平衡位置是振动系统不振动时小球处于平衡状态的位置,可知在该位置小球所受的重力与弹簧的弹力相等,即mg=kx,则小球原来静止的位置是小球的平衡位置,D正确,A、B错误;当小球在振动过程中经过平衡位置时,其加速度为零,速度最大,C正确. 变式1　C　[解析] M、N两点关于O点对称,弹簧弹力、位移和加速度大小相等、方向相反,选项A、B错误,C正确;振子由M→O速度越来越大,但加速度越来越小,振子做加速运动,但不是匀加速运动,振子由O→N速度越来越小,但加速度越来越大,振子做减速运动,但不是匀减速运动,选项D错误. [教材链接] 1.平衡　有向　正　负　2.(1)时间(t)　平衡　往复运动　位移　时间　(2)不是　3.正弦函数　正弦曲线 例3　B　[解析] 振动图像表示振子位移随时间的变化规律,并不是振子实际运动轨迹,B正确,A、C错误;B点切线的方向不表示振子运动到B点时的速度方向,D错误. 变式2　AD　[解析] 从题图可以看出,t1、t2时刻物体位于同一位置,位移大小相等,方向相同,速度大小相等,方向相反,A正确,B错误;t2、t3时刻物体速度大小相等,方向相同,C错误;t2、t4时刻物体分别位于平衡位置两侧且关于平衡位置中心对称,位移大小相等,方向相反,D正确. 随堂巩固 1.B　[解析] 简谐运动的平衡位置在中心位置,非简谐运动不一定在,A错误;机械振动的位移是以平衡位置为起点指向物体所在位置的有向线段,位移随时间而变化,振动物体偏离平衡位置最远时,发生的位移最大,B正确,C、D错误. 2.D　[解析] 在平衡位置速度最大,故A错误;小球经过M点与N点时加速度大小相等,但方向相反,故B错误;小球从M点向O点运动过程中,速度增大,故C错误;小球从O点向N点运动过程中,远离平衡位置,速度减小,故D正确. 3.A　[解析] 由振动图像可知,再过1 s即第5 s时,质点在正方向最大位移处,速度为零,故选A. 学科网（北京）股份有限公司 $