陈忠江
四川省成都市蒲江中学 611630
摘要:在高中物理课程中,机械振动的知识在实际生活中已得到广泛应用。例如,心电图、地震仪、核磁共振仪等。因此,学生对机械振动规律的认识和理解十分有必要。在新高考改革的推动下,凸显出机械振动知识学习的重要意义。为促使高中生能够学好相应的知识点,充分掌握相关试题,提高解题能力,我们需要进一步探究高中物理机械振动的解题规律,才有利于学生在将来的学习中打好基础,并将所学的知识应用到实际生活中。鉴于此,文章结合笔者多年工作经验,对高中物理机械振动解题规律探究提出了一些建议,仅供参考。
关键词:机械振动;简谐振动;解题规律探究
引言
现如今,机械振动知识内容在高中物理学科中,既是重点,也是难点。我们需要找出解题思路和方法,有利于学生对相关知识进一步的理解和掌握,从而提高学生分析问题的能力和解题的效率,增强物理学习水平。改变传统的填鸭式教学模式,更好地突出学生的主体地位,进而更好地进行机械振动解题规律的培养和提升。
一、机械振动
物体(质点)在某-中心位置两侧所做的往复运动就叫做机械振动,物体能够围绕着平衡位置做往复运动,必然受到使它能够回到平衡位置的力即回复力。回复力是以效果命名的力,它可以是一个力或一一个力的分力,也可以是几个力的合力。
产生振动的必要条件是:(1)物体离开平衡位置后要受到回复力作用。(2)阻力足够小。
二、简谐振动
1.定义:物体在跟位移成正比,并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动叫简谐振动。简谐振动是最简单,最基本的振动。研究简谐振动物体的位置,常常建立以中心位置(平衡位置)为原点的坐标系,把物体的位移定义为物体偏离开坐标原点的位移。因此简谐振动也可说是物体在跟位移大小成正比,方向跟位移相反的回复力作用下的振动,即F=-kx其中“一”号表示力方向跟位移方向相反。
2.简谐振动的条件:物体必须受到大小跟离开平衡位置的位移成正比,方向跟位移方向相反的回复力作用。
3.复杂的机械振动是由若干个简谐振动叠加而成,有关机械运动的概念和规律都适用,简谐振动的特点在于它是一种周期性运动,它的位移、回复力、速度、加速度以及动能和势能(重力势能和弹性势能)都随时间做周期性变化。
三、高中物理机械振动解题规律探究
(一)利用振动图像与波动图像结合法解题
这种题型一般情况是给出质点振动图像及某时刻的波动图像。求解时首先弄清楚两种图像的物理意义。从振动图像上,我们可获得振动的周期及质点在某时刻的位移等信息是关键;从波动图像上,我们可获得机械波波长和质点的传播及振动方向等信息。其次从振动图像中找准质点在波动图像中对应时刻的振动情况,再者要明确波动图像是质点动图像中哪个时刻形成的波形,这两点也是解此类问题的关键所在。
举例:如下图1所示为一列简谐横波沿x轴负方向传播在t=ls时刻的波形图,P、Q两个质点的平衡位置分别为x=2m、x=3m;图2为x轴上某质点的振动图像,由图像可知,下列说法中正确的是()。
A.简谐横波周期为4s,速度大小为1m/s;
B.图b可能为平衡位置为0的质点的振动图像;
C.t=1s时刻,质点Q的速度一定最大,且一定沿y轴负方向:
D.t=2s时刻,质点P的速度一定最大,且一定沿y轴负方向;
E.t=3s时刻,质点Q的速度一定最大,且一定沿y轴负方向。
(二)利用波动方程和振动方程解题
这种题型-般情况是给出波动图像或者振动图像,然后我们由图像写出波动方程或者振动方程,进而根据数学知识来解题。
举例:如图5所示一列简谐横波沿x轴传播在t=0时刻的波动图像,经△t=0.1s,质点M第一次回到平衡位置,求:
(1)波的传播速度;
(2)若波沿x轴正方向传播,求质点M在1s内走过的路程。
结束语
本文首先对机械振动和简谐振动进行了分析,在此基础上对高中物理机械振动解题规律进行了研究,希望通过本文能够为相关老师提供一些参考。随着新课改在高中教育中的进一步普及,高中物理课堂上,提升机械振动解题规律教学的有效性一定成为教师重点关注的问题之一。通过增加高中物理课堂的教学有效性,创造出优质的课堂学习气氛,以此来提升学生在学习物理过程中的学习效率和学习质量。
参考文献
[1]施美娜.高中物理机械振动解题规律探究[D].辽宁师范大学,2019.
[2]鲁世明.高中物理机械振动解题规律探究[D].苏州大学,2018.
[3]贺凯祥.高中物理机械振动解题规律探究[D].湖南师范大学,2018.