2.1 简谐运动 导学案 -2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

《简谐运动》导学案 人教版（2019）高中物理选择性必修第一册　第二章 机械振动　第1节 一、学习目标 通过本节的学习，你将能够： 1. 知道什么是机械振动，理解平衡位置的含义；认识弹簧振子是一种理想化的物理模型。 2. 经历描绘弹簧振子位移—时间图像的过程，理解其位移—时间图像是一条正弦曲线。 3. 理解简谐运动的定义，能依据位移—时间图像的特征判断一个振动是否为简谐运动。 二、学习重难点 学习重点：弹簧振子模型的建立；位移—时间图像是正弦曲线；简谐运动的定义。 学习难点：把实际振动抽象为理想模型；从图像出发理解并建构简谐运动的概念。 三、课前自主预习 先独立完成下列填空，再对照教材核对。 1. 机械振动：物体（或物体的一部分）在________附近的往复运动，叫做机械振动，简称振动。物体振动时经过的那个“中心位置”叫________。 2. 弹簧振子：把________和________组成的系统，叫做弹簧振子。弹簧振子是一种________模型，其理想化条件是：小球视为________；________的质量可以忽略；忽略________及空气阻力；弹簧的形变在________以内。 3. 位移—时间图像：以________为横轴、________为纵轴，描绘振子的位移随时间变化的图像。弹簧振子的位移—时间图像是一条________曲线。 4. 简谐运动：如果物体的位移与时间的关系遵从________函数的规律，即它的振动图像是一条________曲线，这样的振动就是简谐运动。简谐运动是________中最简单、最基本的形式。 四、课堂合作探究 探究一　弹簧振子为什么是理想化模型 问题1：实际小球和弹簧组成的装置，运动一段时间后会停下来。要让小球在平衡位置O附近持续往复运动，应忽略哪些次要因素？请写出你的分析。 　　 　　 　　 问题2：弹簧振子的平衡位置O有什么特点？振子经过O点时合力为________。 　　 　　 探究二　位移—时间图像为什么是正弦曲线 问题3：如何得到弹簧振子的位移—时间图像？利用频闪照片或位移传感器，记录各时刻小球相对平衡位置O的位移，在坐标系中描点连线。观察图像，它大致是什么形状？ 　　 　　 　　 问题4：图像表明弹簧振子的位移随时间按什么规律变化？ 　　 　　 探究三　如何判断一个振动是否为简谐运动 问题5：判断一个振动是否为简谐运动的依据是什么？ 　　 　　 问题6：请辨析“振动图像（位移—时间图像）”与“运动轨迹”的区别，并举一例说明。 　　 　　 　　 五、当堂检测 1.（单选）关于弹簧振子，下列说法正确的是（　　） A. 弹簧振子是一种理想化的物理模型 B. 弹簧振子运动过程中，小球的动能保持不变 C. 弹簧振子只能在水平方向运动 D. 弹簧振子不需要平衡位置 2.（单选）简谐运动的位移—时间图像是（　　） A. 一条直线　　　B. 一条抛物线 C. 一条正弦曲线　D. 一条双曲线 3.（多选）下列判断正确的有（　　） A. 简谐运动是机械振动中最简单、最基本的形式 B. 只要物体做往复运动，就一定是简谐运动 C. 判断一个振动是否为简谐运动，可看其位移—时间图像是否为正弦曲线 D. 弹簧振子振动中的位移，指相对平衡位置的位移 4. 弹簧振子振动过程中，规定向右为正方向，某时刻振子的位移为正，说明振子在平衡位置的________侧；经过平衡位置时，位移为________。 5. 请写出弹簧振子作为理想化模型需要满足的条件。 　　 　　 　　 六、课堂小结 1. 机械振动：平衡位置附近的往复运动。 2. 弹簧振子：小球＋弹簧，理想化模型（视为质点、忽略弹簧质量、忽略阻力、形变在弹性限度内）。 3. 位移—时间图像（x-t）：正弦曲线。 4. 简谐运动：位移随时间按正弦规律变化，振动图像为正弦曲线。 七、参考答案 三、课前自主预习 1. 平衡位置；平衡位置。 2. 小球；弹簧；理想化；质点；弹簧；摩擦；弹性限度。 3. 时间；位移；正弦。 4. 正弦；正弦；机械振动。 四、课堂合作探究 探究一　问题1：小球视为质点（质量集中于小球）、忽略弹簧质量、忽略摩擦与空气阻力、弹簧形变在弹性限度内。 问题2：平衡位置是振子所受合力为零的位置；经过平衡位置时合力为0。 探究二　问题3：图像大致是一条正弦（余弦）曲线。 问题4：位移随时间按正弦规律变化。 探究三　问题5：看其位移—时间图像是否为正弦曲线，即位移是否按正弦规律变化。 问题6：振动图像反映位移随时间的变化（横轴为时间、纵轴为位移）；运动轨迹反映振子的空间位置（在平衡位置两侧往复）。例如弹簧振子的x-t图像是正弦曲线，而其运动轨迹是平衡位置两侧的一段往复直线。 五、当堂检测 1. A　　2. C　　3. ACD 4. 右；零（0）。 5. 小球视为质点；忽略弹簧的质量；忽略摩擦与空气阻力；弹簧的形变在弹性限度内。 学科网（北京）股份有限公司 $