2.1簡諧運動0101學習目標物理素養學習目標1.物理觀念：知道什么是彈簧振子，理解振動的平衡位置和簡諧運動的概念。2.科學思維：通過觀察和分析理解簡諧運動的位移一時間圖像是一條正弦函數圖線。3.科學探究：通過對簡諧運動圖像的描繪，認識簡諧運動的特點。4.科學態度與責任：通過對生活中振動實例的觀察，體會振動對生活的影響。1.通過實驗觀察，認識機械振動，會用理想方法構建彈簧振子模型。2.通過觀察、分析和推理，證明彈簧振子的位移一時間圖像是正弦曲線，會用圖像描述簡諧運動。3.經歷探究筒諧運動規律的過程，能分析數據、發現特點、形成結論。重點關注：①彈簧振子②簡諧運動③簡諧運動圖像002思維導圖003知識梳理（一）課前研讀課本，梳理基礎知識一、機械振動1．機械振動：物體或物體的一部分在一個位置附近的_________運動，簡稱振動。2．平衡位置：振動的物體在振動方向上所受合力為_________的位置。二、彈簧振子1.由_________和_________組成的系統，有時也簡稱振子，是一個_________模型。2.小球與彈簧組成的振動系統看成彈簧振子的條件①彈簧為_________彈簧，不計彈簧的質量，可認為質量集中于小球。②不計摩擦阻力和空氣阻力。③小球從平衡位置被拉開的距離在彈簧彈性限度內。三、振動圖像1．振子的位移：以_________為坐標原點，指向小球所在位置，即振動小球的位置坐標反映了小球相對于_________位置的位移。2．振動圖像(x-t圖像)①x-t圖像：用橫軸表示小球運動的_________，縱軸表示小球離開_________位置的位移(x)，描繪出的小球在平衡位置附近_________時的_________隨_________變化的x-t圖像，即為振動圖像，如圖所示。②圖像的物理意義：反映了振子位移隨時間變化的規律，它_________(選填“是”或“不是”)振子的運動軌跡。四、簡諧運動：物體的位移與時間的關系遵從_________的規律，它的振動圖像(x-t圖像)是一條_________。（二）辨析1.若圖中的小球是木頭做的,或小球和桿之間的摩擦不能忽略,這個系統可稱為彈簧振子嗎?系統能看成彈簧振子需要滿足什么條件?2.彈簧振子是一種理想化模型,以前我們還學過哪些理想化模型?3.振動圖像的坐標系是如何建立的?4.有同學說,既然彈簧振子的振動圖像是一條正弦曲線,那么振子的運動軌跡也應是正弦曲線,結合水平方向的彈簧振子想一下,這種說法對嗎?為什么?004題型精講【題型一】彈簧振子【點撥】【點撥】1.對平衡位置的理解(1)彈簧振子的平衡位置是振子不振動時，小球靜止的位置，①如圖甲，水平方向彈簧振子：彈簧彈力為零時的位置。②如圖乙，豎直方向彈簧振子：彈簧的拉力與重力平衡時的位置。③如圖丙，光滑斜面上的彈簧振子：彈簧拉力與重力沿斜面向下的分力平衡時的位置。彈簧振子有多種形式,對于不同形式的彈簧振子,在平衡位置處,彈簧不一定處于原長(如豎直放置的彈簧振子),但運動方向上的合外力一定為零。(2)彈簧振子的平衡位置是振動過程中，小球的速度最大的位置。2.彈簧振子的振動分析(1)當振子從平衡位置向最大位移處移動時,位移在增大,速度在減小;當振子向平衡位置移動時,位移減小,速度增大,平衡位置處位移為零,速度最大;最大位移處速度為零。(2)從合力的變化分析加速度的變化水平彈簧振子所受彈簧的彈力是振子受到的合力,豎直彈簧振子所受的重力與彈力的矢量和是振子受到的合力。不管是水平彈簧振子還是豎直彈簧振子,在平衡位置所受的合力為零,加速度為零,而在最大位多處所受的合力最大,加速度最大。【典型例題1】（23-24高二下·河南南陽·期中）如圖所示，做簡諧振動的小球，平衡位置為O點，關于小球，下列說法正確的是（

）A．從O點向右邊運動，速度逐漸增大 B．從左邊向O點運動，加速度越來越小C．從O點向左邊運動，位移越來越小 D．從右邊向O點運動，位移越來越大【對點訓練1】（23-24高二上·江蘇南京·期末）如圖甲所示，水平彈簧振子以點O為平衡位置，在A、B兩點之間做簡諧運動。取向右為正方向，振子的位移x隨時間t的變化如圖乙所示，下列說法正確的是（）A．t=0.2s，振子的速度方向向右B．t=0.6s時，振子在O點右側6cm處C．t=0.4s和t=1.2s時，振子的加速度相同D．t=0.4s到t=0.8s的時間內，振子的速度逐漸減小【題型二】振動圖像【點撥】【點撥】由振動圖像(x-t圖像)獲取的信息1．位移及變化(1)確定某一時刻的位移：如圖所示，質點在t1、t2時刻的位移分別為x1和－x2。(2)質點位移的變化情況：靠近平衡位置的過程中，位移減小，平衡位置處最小(為零)；遠離平衡位置的過程中，位移增大，最遠點位移最大。2．速度及變化(1)運動方向的確定。根據下一時刻質點的位移確定運動方向，如圖中的a點，下一時刻質點離平衡位置更遠，故a點對應時刻質點向正方向遠離平衡位置運動。(2)質點速度大小的變化情況①根據下一時刻質點的位移，判斷是遠離還是靠近平衡位置。若遠離平衡位置，則速度越來越小，位移越來越大；若靠近平衡位置，則速度越來越大，位移越來越小。②根據x-t圖像的斜率判斷速度的大小和方向。斜率越大，則速度越大，斜率越小，則速度越小；斜率為正，則速度沿所選的正方向，斜率為負，則速度沿負方向。【典型例題1】（23-24高二下·江西贛州·階段練習）如圖，滑塊在、兩點之間做簡諧運動，其平衡位置為點。已知、相距。從小球經過點時開始計時，經過首次到達點。取向右為正方向，滑塊的振動圖像可能為（）A． B．C． D．【對點訓練1】（22-23高二下·福建龍巖·期中）（多選）某彈簧振子在水平方向上做簡諧運動，周期T=1.8s，它的振動圖像如圖所示，圖線上的P點對應的時刻為，下列說法正確的是（）A．時刻振子的運動方向沿x軸負向B．內振子所經過的路程為45cmC．D．內振子運動的位移為3cm005強化訓練【基礎強化】1．（22-23高二上·貴州黔西·階段練習）下列運動中屬于機械振動的是（）A．人趴在地上做俯臥撐B．水塘里的蘆葦在微風作用后的左右擺動C．五星紅旗迎風飄揚D．乒乓球在乒乓球桌上上下跳動2．（23-24高二上·湖北·階段練習）根據圖中各圖像可以判斷出物體可能做簡諧運動的是（）

A．①② B．③④ C．①③ D．②④3．（23-24高二下·北京懷柔·期中）關于簡諧運動，下列說法正確的是（）A．簡諧運動是最基本的振動B．所有的振動都可以看作簡諧運動C．簡諧運動一定是水平方向的運動D．物體做簡諧運動時一定可以得到正弦曲線形的軌跡線4．（23-24高二下·河南·階段練習）關于簡諧運動，以下說法正確的是（）A．簡諧運動的平衡位置就是物體振動速度為零的位置B．簡諧運動的位移是以平衡位置為起點的位移C．簡諧運動的物體運動的路程越大，發生的位移也越大D．簡諧運動的位移是指振動物體偏離平衡位置最遠時的位移5．（22-23高二下·陜西西安·階段練習）下列選項中的x-t圖像中，不屬于簡諧運動的是（）A．B．C．D．6．（21-22高二·全國·課時練習）說說機械振動的運動特征。如下圖所示為某質點運動的位移x與時間t的關系，判斷該質點是否在做機械振動，為什么？7．（21-22高二·全國·課后作業）小朋友在水平地面上拍皮球，皮球上上下下往復運動。皮球的運動是不是簡諧運動？【素養提升】8．（2024·北京昌平·二模）如圖所示，粗細均勻的一根木筷，下端繞幾圈鐵絲，豎直浮在水杯中。將木筷豎直提起一段距離，然后由靜止釋放并開始計時，木筷就在水中上下振動，在一段時間內木筷在豎直方向可近似看做簡諧運動。若取豎直向上為正方向，圖中描述木筷振動的圖像正確的是（）。A．B．C．D．9．（23-24高二下·新疆吐魯番·期中）如圖所示是某質點做簡諧運動的振動圖像。根據圖像中的信息，回答下列問題：（1）質點在30s末的位移是多少？35s末向什么方向運動？（2）質點在前50s內的位移和運動路程是多少？【能力培優】10．（23-24高二下·河南南陽·開學考試）如圖甲所示，在彈簧振子的小球上安裝一記錄用的鉛筆P，在下面放一條白紙帶，當小球振動時沿垂直于振動方向勻速拉動紙帶，鉛筆P就在紙帶上畫出一條振動曲線。若振動曲線如圖乙所示，由圖像判斷下列