2025年高二物理同步培優(yōu)講練（人教版選擇性必修第一冊）2.1 簡諧振動（原卷版）

2.1簡諧運動

01學習目標

物理素養(yǎng)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1.通過實驗觀察，認識機械振動，會用

運動的概念。理想方法構建彈簧振子模型。

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2.通過觀察、分析和推理，證明彈簧振

一條正弦函數(shù)圖線。子的位移一時間圖像是正弦曲線，會用

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。圖像描述簡諧運動。

4.科學態(tài)度與責任：通過對生活中振動實例的觀察，體會振動對3.經(jīng)歷探究筒諧運動規(guī)律的過程，能分

生活的影響。析數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)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

02思維導圖

03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(tǒng)，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(tǒng)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(guī)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(guī)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(tǒng)可稱為彈簧振子嗎?系統(tǒng)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?

04題型精講

【題型一】彈簧振子

【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】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(jù)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(jù)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(jù)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

??；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M、N兩點之間做簡諧運動，其平衡位

置為O點。已知M、N相距30cm。從小球經(jīng)過O點時開始計時，經(jīng)過0.3s首次到達M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tp，下列說法正確的是（）

A．tp時刻振子的運動方向沿x軸負向

B．0~tp內振子所經(jīng)過的路程為45cm

C．tp3.3s

D．0~tp內振子運動的位移為3cm

05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(jù)圖中各圖像可以判斷出物體可能做簡諧運動的是（）

A．①②B．③④C．①③D．②④

3．（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(fā)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(yè)）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(yǎng)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(jù)圖像中的信息，回答

下列問題：

（1）質點在30s末的位移是多