2.2简谐运动的描述 学案-2022-2023学年高二上学期物理人教版2019选择性必修第一册 (1)(含答案)

2.2简谐运动的描述学案一学科核心素养【物理观念】知道简谐运动中的几个基本参数的概念及物理意义。【科学思维】通过引导学生对周期、振幅、频率、相位等相关概念的认识与理解的过程，引导学生找到各物理量之间的关系，提升学生的辩证思维与科学推导物理问题的能力。【科学探究】通过对弹簧振子周期测定，提高学生的动手能力及解决实际问题的能力。【科学态度与责任】：培养学生的实际动手能力，养成善于观察、辩证，能够理论结合实际从而解决物理问题的学习态度。二学习重难点【重点】简谐运动的振幅、周期和频率的概念；相位的物理意义。【难点】振幅和位移的联系和区别、周期和频率的联系和区别；对全振动概念的理解。三课前预习1．如图甲所示，一弹簧振子在A、B之间做简谐运动，O点为振子静止的位置，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：（1）振子在前674s内走过的路程为______cm；（2）振子在1s内走过的最小路程为______cm。2．用小球和轻弹簧组成弹簧振子，使其沿水平方向振动，振动图像如图所示，1～2s内，小球的速度逐渐____（选填“增大”或“减小”）；2～3s内，弹簧弹力逐渐____（选填“增大”或“减小”）；t=4s时，弹簧的势能达到____（选填“最大值”或“最小值”）。3．图甲为一弹簧振子的振动图像，弹簧振子以E为平衡位置，在F、G两点之间做简谐运动，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：（1）如图乙所示，振子振动的起始位置是___________，从起始位置开始，振子向___________（选填“右”或“左”）运动。（2）在图乙中，找出如图甲所示图像中的O、A、B、C、D各对应振动过程中的位置。即O对应___________，A对应___________，B对应___________，C对应___________，D对应___________。（3）在t=2s时，振子的速度的方向与t=0时速度的方向___________（选填“相同”或“相反”）。（4）振子在前4s内的位移等于___________。4．根据水平弹簧振子图，可分析各个物理量的变化关系如下，填写表格中写有数字的4个空位：振子的运动A→OO→A′A′→OO→A位移方向向右向左向左向右大小减小（1）___________减小增大回复力方向（2）___________向右向右向左大小减小增大减小增大加速度方向向左向右向右向左大小减小增大减小（3）___________速度方向向左向左向右向右大小增大减小增大减小振子的动能增大减小增大减小弹簧的势能减小增大（4）___________增大系统总能量不变不变不变不变5．振动的周期T：做简谐运动的物体完成一次___________的时间。振动的频率f：单位时间内完成___________的次数。6．（1）简谐运动：质点的位移与时间的关系遵从______的规律，即它的振动图像（x－t图像）是一条_______曲线。（2）特点：简谐运动是最简单、最基本的振动，弹簧振子的运动就是________。（3）简谐运动的图像a.描述振动物体的______随______的变化规律。b.简谐运动的图像是______曲线，从图像上可直接看出不同时刻振动质点的______大小和方向、速度方向以及速度大小的变化趋势。四自我检测1．两个简谐运动的表达式分别为：，，下列说法正确的是（）A．振动A的相位超前振动B的相位B．振动A的相位滞后振动B的相位C．振动A的相位滞后振动B的相位D．两个振动没有位移相等的时刻2．如图所示，A、B为两简谐运动的图像，下列说法正确的是（）A．A、B之间的相位差是B．A、B之间的相位差是C．B比A超前D．A比B超前3．下列关于简谐运动的振幅、周期和频率的说法正确的是（）A．振幅是矢量，方向从平衡位置指向最大位移处B．周期和频率的乘积是一个常数C．振幅增加，周期必然增加，而频率减小D．做简谐运动的物体，其频率与振幅成正比4．关于简谐运动以及完成一次全振动的意义，以下说法正确的是（）A．位移的方向总跟加速度的方向相反，跟速度的方向相同B．动能或势能第一次恢复为原来的大小所经历的过程为一次全振动C．速度和加速度第一次同时恢复为原来的大小和方向所经历的过程为一次全振动D．物体运动方向指向平衡位置时，速度的方向与位移的方向相同；背离平衡位置时，速度方向与位移方向相反5．弹簧振子做简谐运动，若从平衡位置O开始计时，经过4s振子第一次经过P点，又经过了1s，振子第二次经过P点，则该简谐运动的周期为（）A．5s B．8s C．14s D．18s6．如图所示，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为。时刻，一小球从距物块h高处自由落下；时，小球恰好与物块处于同一高度。重力加速度的大小g取10m/s2.以下判断正确的是（）A．B．简谐运动的周期是0.8sC．0.6s内物块运动的路程是0.2mD．时，物块与小球运动方向相反7．物体做简谐运动，通过A点时的速度为v，经过4s后物体第一次以相同的速度通过B点，再经过2s后物体紧接着又通过B点，已知物体在6s内经过的路程为6cm。则物体运动的周期和振幅分别为（）A．4s，6cm B．12s，3cmC．8s，12cm D．8s，3cm8．一弹簧振子做简谐运动，则以下说法不正确的是（）A．振子的加速度方向始终指向平衡位置B．已知振动周期为T，若，则在t时刻和（）时刻振子运动的加速度一定相同C．若t时刻和（）时刻弹簧的长度相等，则一定为振动周期的整数倍D．振子的速度相等时，弹簧的长度不一定相等9．如图所示的弹簧振子水平放置，忽略各种阻力时，它将在COB之间来回往复的做简谐振动，其中O点为平衡位置，简谐振动的振幅为A，弹簧的劲度系数为k，原长为L，弹簧振子的周期为T，小球质量为m，且规定向右为位移的正方向。请由此判断下列说法正确的是（）A．从C到O，位移为负并且增大，从O到B，位移为正并且增大B．从C到O，速度为负并且增大，从O到B，速度为正并且减小C．设t＝0时刻，若小球在O点且正向右运动，则小球的位移时间关系为D．设t＝0时刻，若小球刚好在B点，则小球的位移时间关系为10．如图所示，弹簧振子在A、B之间做简谐运动，O为平衡位置，测得A、B间距为6cm，小球完成30次全振动所用时间为60s，则（）A．振动周期是2s，振幅是6cmB．振动频率是2HzC．小球完成一次全振动通过的路程是12cmD．小球过O点时开始计时，3s内通过的路程为24cm参考答案：三课前预习1．

2022

2．

增大

增大

最小值3．

E

右

E

G

E

F

E