2025-2026学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第一册 2.1简谐运动 课件

第1节 简谐运动学习任务一 机械振动学习任务二 简谐运动及其特征学习任务三 简谐运动中各物理量的变化备用习题随堂巩固◆练习册答案核查【导】答案核查【练】学习任务一 机械振动［教材链接］阅读教材,填写机械振动相关知识(1) 机械振动与平衡位置：将物体(或物体的一部分)在某一位置附近的______运动称为机械振动，简称振动，这个位置称为平衡位置.(2) 机械振动的特点：①围绕着______位置运动；②运动具有______性.往复平衡往复(3) 回复力①定义：振动物体所受的总是指向________位置的力.②方向：指向平衡位置.③作用效果：使物体在________位置附近振动.④来源：回复力可以由振动物体受到的某一个力来提供，也可由振动物体受到的几个力的合力来提供.平衡平衡例1 ［2024·湖北黄梅育才高级中学高二月考］ 下列运动中不属于机械振动的是( )A.树枝在风的作用下运动B.竖直向上抛出的物体的运动C.说话时声带的运动D.爆炸声引起窗扇的运动[解析] 物体在平衡位置附近所做的往复运动,叫作机械振动,通常简称为振动;树枝的运动、声带的运动以及窗扇的运动均是在其平衡位置附近的往复运动,只有竖直向上抛出的物体的运动不是在其平衡位置附近的往复运动,故A、C、D属于,B不属于.√ A.球的最低点为平衡位置B.弹簧原长时的位置为平衡位置C.球速为零的位置为平衡位置D.球原来静止的位置为平衡位置 √学习任务二 简谐运动及其特征［模型建构］  ［教材链接］阅读教材,填写简谐运动相关知识(1) 简谐运动：物体所受回复力的大小与______大小成____比，方向总是与______方向相____的运动称为简谐运动.位移正位移反(2) 简谐运动的特征 成正比相反成正比相反(2) 简谐运动的特征③ 能量特征：简谐运动的系统______能守恒，能量在振动物体的动能和弹簧的弹性势能之间相互转换.机械例3 ［2024·广东惠州实验中学高二月考］ 光滑斜面上的小球连在弹簧上，如图所示，把原来静止的小球沿斜面拉下一段距离后释放，小球的运动是简谐运动.对简谐运动中的小球受力分析，正确的是( )A.重力、支持力、弹力、摩擦力B.重力、支持力、弹力、回复力C.重力、支持力、回复力D.重力、支持力、弹力[解析] 对小球受力分析，小球受到重力、斜面的支持力和弹簧弹力，其中重力沿斜面向下的分力与弹簧弹力的合力提供回复力，回复力不是小球单独受到的力，分析受力时不能再加上回复力，故D正确.√例4 ［2024·辽宁辽阳高二期末］ 对于弹簧振子,其回复力和位移的关系图像是图中的( )A. B. C. D.  √例5 ［2024·江苏邗江中学高二期中］ 请判定以下物体运动中不是简谐运动的是( ) √  【要点总结】 学习任务三 简谐运动中各物理量的变化［科学思维］以如图所示的弹簧振子为例，分析简谐运动过程中各物理量的变化  √√  A.振子在平衡位置时,动能最大,弹性势能最小B.振子在最大位移处时,弹性势能最大,动能最小C.振子在向平衡位置运动时,由于振子位移减小,故总机械能减小D.在任意时刻,动能与弹性势能之和保持不变√[解析] 振子在平衡位置两侧往复运动，在平衡位置时，弹性势能最小，动能最大，A正确；在最大位移处时，速度为零，动能为零，此时弹簧的形变最大，弹性势能最大，B正确；在任意时刻只有弹簧的弹力做功,所以机械能守恒，D正确，C错误.变式 ［2025·江苏徐州三中高二月考］ 如图所示,轻质弹簧下面悬挂一物块组成一个沿竖直方向振 动 的 弹 簧 振子,弹簧的上端固定于天花板上.当物块处于静止状态时,取它的重力势能为零.现将物块向下拉一小段距离后放手,此后振子在平衡位置附近上下做简谐运动,不计空气阻力,则( )A.振子速度最大时,振动系统的势能为零B.振子速度最大时,物块的重力势能与弹簧的弹性势能相等C.振子经过平衡位置时,振动系统的势能最小D.振子振动过程中,振动系统的机械能不守恒√[解析] 当振子在平衡位置时，速度最大,但是弹簧的弹性势能不为零,故振动系统的势能不为零,选项A错误;在平衡位置时,物块的重力势能与弹簧的弹性势能不一定相等,选项B错误;由于只有重力和弹簧弹力做功,则振子的动能、重力势能及弹性势能之和守恒,故在平衡位置时，动能最大,振动系统的势能最小,选项C正确，D错误.【要点总结】1.各物理量方向的判断方法(1)加速度方向与回复力方向取决于位移方向，加速度方向和回复力方向始终与位移方向相反.平衡位置处是加速度方向和回复力方向发生改变之处.(2)速度方向取决于位移增减，当位移增大时，速度方向与位移方向相同；当位移减小时，速度方向与位移方向相反.最大位移处是速度方向发生改变之处.(3)振动物体通过同一位置时，其位移方向、加速度方向和回复力方向都是一定的，而速度方向却有两种可能.2.各物理量大小的判断方法(1)加速度大小、回复力大小和弹性势能与位移同增同减.(2)速度大小和动能随位移增大而减小，随位移减小而增大.    √√2.弹簧振子运动时，振子每次经过同一位置时,不一定具有相同的( )A.速度B.加速度C.弹簧的弹力D.相对平衡位置的位移[解析] 弹簧振子每次经过同一位置时,速度大小一定相同,但速度方向可能相反,选项A正确;做简谐运动的物体每次经过同一位置时,相对平衡位置的位移相同,故受力相同,加速度相同,选项B、C、D错误.√3.弹簧振子做简谐运动,当振子的位移为负值时,下列说法中正确的是( )A.速度一定为正值,加速度一定为负值B.速度可能为零,加速度可能最大C.速度一定为负值,加速度一定为正值D.速度可能最大,加速度可能为零[解析] 振子在做简谐运动时,加速度方向总是与位移方向相反,速度方向可能与位移方向相同,也可能与位移方向相反.当位移为负值时,加速度一定为正值,速度方向不能确定.若位移为负的最大值,则加速度最大,速度为零,选项B正确.√   √   √√ 增加减少 1.(机械振动)关于机械振动的位移和平衡位置,以下说法中正确的是( )A.平衡位置就是物体振动范围的中心位置B.机械振动的位移总是以平衡位置为起点的位移C.做机械振动的物体运动的路程越大,发生的位移也越大D.机械振动的位移是指振动物体偏离平衡位置最远时的位移[解析] 简谐运动的平衡位置在振动的中心位置，非简谐运动不一定在,A错误;机械振动的位移是以平衡位置为起点指向物体所在位置的有向线段,位移随时间而变化,振动物体偏离平衡位置最远时,发生的位移最大,B正确,C、D错误.√  √ 3.(简谐运动位移和速度的判断)［2024·黑龙江大庆实验中学高二月考］ 弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动,在振子向平衡位置运动的过程中( )A.振子所受的弹力逐渐增大B.振子的位移逐渐增大C.振子的速度逐渐减小D.振子的加速度逐渐减小[解析] 振子向平衡位置运动时，位移逐渐减小,而弹力与位移成正比,故弹簧弹力减小,由牛顿第二定律知,加速度也减小，选项A、B错误，D正确;振子向平衡位置运动时,弹力与速度方向一致,故振子的速度逐渐增大，选项C错误.√4.(简谐运动中各物理量的变化)(多选)如图所示，一弹簧振子做简谐运动，下列说法正确的是( )A.若位移为负值，则加速度一定为正值B.振子通过平衡位置时，速度为零，位移最大C.振子每次经过平衡位置时，位移相同，速度也一定相同D.振子每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但位移一定相同√√[解析] 振子受的力指向平衡位置，振子的位移为负值时，受到的力为正值，振子的加速度为正值，故A正确；当振子通过平衡位置时，位移为零，速度最大，故B错误；振子每次通过平衡位置时，速度大小相等，方向不一定相同，但位移相同，故C错误；振子每次通过同一位置时，位移相同，速度大小一样，但速度方向可能相同，也可能不同，故D正确.练习册(时间：40分钟 总分：68分)(单选题每小题4分，多选题每小题6分)知识点一 机械振动1.下列运动属于机械振动的是( )①乒乓球在地面上的自由来回上下运动②弹簧振子在竖直方向的上下运动③秋千在空中的来回运动④竖立于水面上的圆柱形玻璃瓶的上下运动A.①②B.②③C.③④D.②③④√[解析] 机械振动的特点是物体在平衡位置附近做往复运动.乒乓球的上下运动不是在平衡位置两侧的往复运动，不属于机械振动；弹簧振子在竖直方向的上下运动、秋千在空中的来回运动、竖立于水面上的圆柱形玻璃瓶的上下运动均属于机械振动.2.物体产生机械振动的条件是( )A.有方向不变、大小不变的力作用在物体上B.有方向不变、大小变化的力作用在物体上C.有方向变化、大小不变的力作用在物体上D.有始终指向平衡位置的回复力作用在物体上[解析] 振动需要回复力，回复力应该始终指向平衡位置，故其方向是变化的；回复力大小一般是变化的，故A、B、C错误，D正确.√知识点二 简谐运动及其特征3.［2025·江苏徐州三中高二月考］如图所示，下列四种场景中的运动一定不是简谐运动的是( )A. B. C. D.  √   √5.［2024·河南项城三中高二月考］如图所示,在光滑水平杆上振动的弹簧振子的受力情况是( )A.受到重力、杆的支持力和弹簧的弹力B.受到重力、杆的支持力、弹簧的弹力和回复力C.受到重力、杆的支持力和回复力D.受到重力、杆的支持力、摩擦力和回复力[解析] 回复力是按作用效果命名的力.本题中弹簧振子受到重力、杆的支持力和弹簧的弹力,弹簧的弹力提供回复力.√   √√知识点三 简谐运动中各物理量的变化 A.位移B.速度C.加速度D.回复力 √8.关于简谐运动的位移、加速度和速度的关系，下列说法正确的是( )A.位移减小时，加速度减小，速度也减小B.位移方向总是与加速度方向相反，与速度方向相同C.物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向与位移方向相反；背离平衡位置时，速度方向与位移方向相同D.物体向负方向运动时，加速度方向与速度方向相同；向正方向运动时，加速度方向与速度方向相反[解析] 位移减小时，加速度减小，速度增大，A错误；位移方向总是与加速度方向相反，物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向与位移方向相反，背离平衡位置时，速度方向与位移方向相同，可得B、D错误，C正确.√   √10.质点做简谐运动,下列情况可能存在的是( )A.在某一时刻,它的速度方向与加速度方向相同,与位移方向相反B.在某一时刻,它的速度、位移和加速度的方向都相同C.在某一段时间内,它的回复力增大,动能也增大D.在某一段时间内,它的动能减小,加速度也减小√   √   √   √      [解析] 当小球在平衡位置时，对小球受力分析有 ［教材链接］ （1）往复 （2）平衡,往复 （3）①平衡,③平衡 例1.B 例2.D ［教材链接］ （1）位移,正,位移,反 （2）①成正比,相反 ②成正比,相反 ③机械 例3.D 例4.C 例5.D 例6.AD 例7.C 变式.C 随堂巩固 1.B 2.B 3.D 4.AD