2.1 简谐振动（教师版） 2024-2025学年高二物理同步学与练（ 人教版2019选择性必修第一册）.pdf

2.1简谐运动

01学习目标

物理素养学习目标

1.物理观念：知道什么是弹簧振子，理解振动的平衡位置和简谐1.通过实验观察，认识机械振动，会用

运动的概念。理想方法构建弹簧振子模型。

2.科学思维：通过观察和分析理解简谐运动的位移一时间图像是2.通过观察、分析和推理，证明弹簧振

一条正弦函数图线。子的位移一时间图像是正弦曲线，会用

3.科学探究：通过对简谐运动图像的描绘，认识简谐运动的特点。图像描述简谐运动。

4.科学态度与责任：通过对生活中振动实例的观察，体会振动对3.经历探究筒谐运动规律的过程，能分

生活的影响。析数据、发现特点、形成结论。

重点关注：①弹簧振子②简谐运动③简谐运动图像

02思维导图

03知识梳理

（一）课前研读课本，梳理基础知识

一、机械振动

1．机械振动：物体或物体的一部分在一个位置附近的往复运动，简称振动。

2．平衡位置：振动的物体在振动方向上所受合力为0的位置。

二、弹簧振子

1.由小球和弹簧组成的系统，有时也简称振子，是一个理想化模型。

2.小球与弹簧组成的振动系统看成弹簧振子的条件

①弹簧为轻质弹簧，不计弹簧的质量，可认为质量集中于小球。

②不计摩擦阻力和空气阻力。

③小球从平衡位置被拉开的距离在弹簧弹性限度内。

三、振动图像

1．振子的位移：以平衡位置为坐标原点，指向小球所在位置，即振动小球的位置坐标反映了小球相对于平

衡位置的位移。

2．振动图像(x-t图像)

①x-t图像：用横轴表示小球运动的时间(t)，纵轴表示小球离开平衡位置的位移(x)，描绘出的小球在平

衡位置附近往复运动时的位移随时间变化的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，它不是(选填“是”或“不是”)振子的运动轨

迹。

四、简谐运动：物体的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，它的振动图像(x-t图像)是一条正弦曲线。

（二）辨析

1.若图中的小球是木头做的,或小球和杆之间的摩擦不能忽略,这个系统可称为弹簧振子吗?系统能看成弹簧

振子需要满足什么条件?

【答案】不能看作弹簧振子。系统看成弹簧振子需要满足两个条件:①小球运动过程中不受阻力;②小

球质量远大于弹簧质量。

2.弹簧振子是一种理想化模型,以前我们还学过哪些理想化模型?

【答案】点电荷、质点等。

3.振动图像的坐标系是如何建立的?

【答案】以小球的平衡位置为坐标原点，沿着它的振动方向建立坐标轴。横坐标表示振子振动的时间,

纵坐标表示振子相对平衡位置的位移。

4.有同学说,既然弹簧振子的振动图像是一条正弦曲线,那么振子的运动轨迹也应是正弦曲线,结合水平方向

的弹簧振子想一下,这种说法对吗?为什么?

【答案】不对,因为振动图像不是运动轨迹。例如,水平方向的弹簧振子振动时,振子的运动轨迹是一条直

线。

04题型精讲

【题型一】弹簧振子

【点拨】

1.对平衡位置的理解

(1)弹簧振子的平衡位置是振子不振动时，小球静止的位置，

①如图甲，水平方向弹簧振子：弹簧弹力为零时的位置。

②如图乙，竖直方向弹簧振子：弹簧的拉力与重力平衡时的位置。

③如图丙，光滑斜面上的弹簧振子：弹簧拉力与重力沿斜面向下的分力平衡时的位置。

弹簧振子有多种形式,对于不