2.1简谐运动 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（含答案）

2.1简谐运动学案一学科核心素养【物理观念】认识生活中的机械振动，知道简谐运动的产生条件及规律。【科学思维】通过动画、视频等现代技术手段，让学生更直观的了解简谐运动的规律，知道弹簧振子模型中小球的位移随时间的变化图像，提高学生空间想象的思维能力。【科学探究】以动画、视频作为载体，绘制弹簧振子模型中小球的位移随时间的变化关系。【科学态度与责任】善于观察生活中的物理现象，敏锐察觉物理问题，提高人际协作和交流意识。通过对实验现象的分析和总结，培养学生实事求是的科学态度。

二学习重难点【重点】弹簧振子位移随时间的变化规律及相应的x-t图像的理解【难点】准确理解简谐运动x-t图像的物理意义三课前预习1．对简谐运动图像的认识（1）简谐运动的图像是一条___________曲线，如图所示。（2）图像反映了质点的___________随___________变化的规律，___________（填“代表”或者“不代表”）质点运动的轨迹。2．图像信息（1）可以确定某时刻质点离开平衡位置的___________。（2）确定某时刻质点速度的方向：速度的方向可以通过下一时刻位移的变化来判定，若下一时刻位移增加，振动质点的速度方向就是远离t轴，若下一时刻位移减小，振动质点的速度方向就是指向t轴。（3）比较不同时刻质点的动能、势能的大小。3．机械振动：物体或者___________在一个位置附近所做的___________运动，叫做机械振动。4．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___________。5．（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。6．（1）一列沿着x轴正方向传播的横波，在t=0时刻的波形如图甲所示．图甲中某质点的振动图象如图乙所示．质点N的振幅是_________m，振动周期为_________s，图乙表示质点_____(从质点K、L、M、N中选填)的振动图象．该波的波速为___________m/s．（2）惯性系S中有一边长为l的正方形(如图A所示)，从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是__________________．（3）描述简谐运动特征的公式是x＝_______．自由下落的篮球缓地面反弹后上升又落下．若不考虑空气阻力及在地面反弹时的能量损失，此运动________(填“是”或“不是”)简谐运动．四自我检测1．如图所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上下振动。开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为2Hz。现匀速转动摇把，转速为240r/min。则（）A．当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5sB．当振子稳定振动时，它的振动频率是6HzC．当转速增大时，弹簧振子的振幅增大D．当转速减小时，弹簧振子的振幅增大2．如图所示是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移—时间图像，下列有关该图像的说法不正确的是（）A．该图像的坐标原点是建在弹簧振子小球的平衡位置B．从图像可以看出小球在振动过程中是沿t轴方向移动的C．为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移，让底片沿垂直x轴方向匀速运动D．图像中小球的疏密显示出相同时间内小球位置变化快慢不同3．一个做简谐运动的物体，每次具有相同的动能时，下列说法正确的是（）A．一定具有相同的势能 B．一定具有相同的速度C．一定具有相同的加速度 D．一定具有相同的位移4．水平方向上的弹簧振子先后运动到同一位置时，下列各物理量可能不同的是（）A．速度 B．加速度 C．动能 D．位移5．一质点做简谐运动，则下列说法中正确的是（）A．若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值B．质点通过平衡位置时，速度为零，加速度最大C．质点每次通过平衡位置时，加速度不一定相同，速度也一定相同D．质点每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同6．做简谐运动的弹簧振子，其加速度a随位移x变化的规律应是（）A． B．C． D．7．如图所示，轻弹簧上端固定，下端悬挂一小球（可视为质点），小球沿竖直方向做小振幅为A的简谐运动。取平衡位置O处为原点，位移x向下为正，则图4中表示小球动量p与振动位移x关系的图像可能正确的是（）A． B．C． D．8．如图甲所示为以O点为平衡位置，在A、B两点间运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图像，由图可知下列说法中正确的是（）A．在t＝0.2s时，弹簧振子的加速度为正向最大B．在t＝0.1s与t＝0.3s两个时刻，弹簧振子的速度相同C．从t＝0到t＝0.2s时间内，弹簧振子做加速度增大的减速运动D．在t＝0.6s时，弹簧振子有最小的位移9．一根劲度系数为k的轻弹簧，上端固定，下端系一质量为m的物块。用一水平木板将物块托住，使弹簧处于原长状态，如图所示。现让木板由静止开始向下匀加速运动，加速度大小，忽略一切阻力。已知弹性势能表达式下列说法正确的是（）A．当弹簧的伸长量时，物块与木板分离B．二者分离后，物块做简谐运动，平衡位置即分离点C．二者分离后，物块下落到最低点时加速度大小为gD．下落过程中物块的最大速度10．如图甲所示，细线下端悬挂一个除去了柱塞的注射器，注射器内装上墨汁。将摆线拉开一较小幅度，当注射器摆动时，沿着垂直于摆动的方向以速度v匀速拖动木板，得到喷在木板上的墨汁图样如图乙所示。若测得木板长度为L，墨汁图样与木板边缘交点P、Q恰好是振动最大位置处，已知重力加速度为g，则该单摆的等效摆长为（）A． B． C． D．参考答案：三课前预习1．

正弦或余弦

位移

时间

不代表2．位移3．

物体的一部分

往复4．

E

右

E

G

E

F

E