高中物理机械振动解题规律探究

摘 要：随着新课程改革的深入实施，各学科都开始重视学生的素质教育，并重视培养学生的阅读与理解能力及提炼关键点的能力。高中物理教学经过不断创新，不断注入新内容，以及加入现实生活的情境要素，已经变得更加贴近生活，贴近社会热点。与此同时，学生在解题方面也要更加注重规律。在物理学科中，机械振动是新高考考查的热点和重点，出题频率高、形式多样。基于此，本文总结了高中物理机械运动的解题规律与解题要点，希望对学生有所帮助。

关键词：高中物理;机械运动;解题规律

中图分类号：G427                      文献标识码：A                   文章编号：2095-624X（2021）24-0062-02

引 言

物理中，机械振动的相关知识已被广泛应用于现实生活中，如心电图、核磁共振等。机械振动在高中课程中也有重要的体现，因此加深学生对机械振动规律的认识和理解是很有必要的。在新一轮高考改革的新形势下，学生掌握相关知识，提高解题能力变得尤为重要。广大教师需要进一步探索高中物理机械振动中的问题解决规律，以提高学生解题效率，同时加深学生对该知识点的理解，并使学生将这些知识真正应用到实际生活中。

一、高中物理机械振动知识的考查点

在机械振动中，振动的强弱是用振动量来衡量的，振动量既可以是振动的位移，也可以是速度或者加速度。机械振动的研究对象是质点，主要研究质点的运动状况。学生经过此前对高中物理的学习，已经对常见的运动有了充分的认识，并能熟练地解答习题。而机械振动同样也是以质点为研究对象的一种运动形式，但与我们学过的运动有所不同，机械振动独特的专有名词为振幅、周期、频率等，它们都是用来描述机械振动特征的物理量[1]。

机械振动可以分为多种类别，在高中物理机械振动的学习中，学生只学习简谐运动。在实际教学中，教师通过让学生观察单摆模型和弹簧振子模型时间和空间上的周期性变化来理解相关物理量的周期性变化，可以显著提升学生的判别能力及对简谐运动的认识程度，从而帮助学生掌握振动规律。在学习过程中，学生需要了解其深度的运动内涵及基本概念特征，并能熟练地预算某一时间、空间点的振动情况。

机械波具有周期性，通常指传播的时间和距离的周期性，T为波的周期。机械波的振动还具有双向传递的特点，而这一点是学生解题过程中容易忽略的。

例1：（多选）一个质点a做简谐运动的图像如图1所示，下列结论正确的是（      ）。

A.质点的振幅为4 cm

B.质点的振动频率为0.25 Hz

C.质点在10s内通过的路程是20cm

D.质点从t1=1.5s到t2=4.5s的过程中经过的路程为6cm

振幅是质点离开平衡位置的最大距离，由图像能直接读出;周期是质点完成一次周期性变化所用的时间，也可直接读出，再由f=求出频率;质点在一个周期内通过的距离是4A，根据周期性可求解质点通过的路程。

二、高中物理机械震动解题规律的探究

（一）波速的表达式

波在均匀介质中是匀速传播的，由此可以得到波速的不同表达式为：

由教材中给出的公式推得更为普遍的公式。

（二）判断横波传播方向規律

根据已知条件（如已知波的传播方向），在原波形旁边再用虚线勾勒出新的波形。如图2所示。

（1）对波速方向的判断：若新的波形如原图2左侧的图所示，那么，波向左传播;若新的波形如图2右侧的图所示那么，波向右传播，具体如图3左侧图所示。

（2）对媒质点振动方向的判断：原波形中媒质点的振动方向均垂直于传播方向而指向虚图，如图3右侧图所示。

（三）媒质点的周期及路程的计算

（1）波形图上任何一个媒质点的振动周期（或频率）跟波的传播周期（或频率）一定相等。

（2）媒质点在半个周期时间内通过的路程是振幅A的2倍，一个周期时间内通过的路程是振幅A的4倍，但1/4周期时间内通过的路程不一定是振幅A，只有在特殊条件下为振幅A。

若振动时间t可以写成nr+T/2时，则振动质点的路程是：S=4hA+2A。

若振动时间t可以写成nT时，则振动质点的路程是：S=4hA。

上述三条规律若学生能在解题中灵活运用，将给解题带来极大方便。

三、高中物理机械振动解题的疑难点

从日常的经验总结中不难看出，首先，基于机械振动的弹簧问题是学生参加考试时的一个难点，难在题目往往有一个以上的连接器，学生一看到就会产生恐惧心理。其次，运动过程更为复杂，对学生物理综合能力要求比较高，需要学生结合多方面的知识点进行解题。它结合了牛顿运动定律、机械能守恒定律、动能定律、动量定律等。对于这类问题，通常教师给出的建议是围绕特定的位置关键点进行临界条件分析，根据隐含条件解决整个问题。此外，学生还必须熟悉简谐运动过程中平衡位置的对称性特征，如速度、位移、加速度等。

例2 ：如图4所示，两木块质量分别为m、M，用劲度系数为k的轻弹簧连在一起，放在水平地面上，将木块m压下一段距离后释放，它就上下做简谐运动。在运动过程中木块M刚好始终不离开地面（它对地面最小压力为零）。

在学习高中物理机械振动的过程中，为了提高学生解题的正确率，教师需要不断培养、提高他们的解题能力，提高他们规范答题的水平。学生则要学好基础知识，在做题的过程中不断加深对相应概念的理解，把握其特征并熟练运用。与此同时，教师要不断归纳总结探究解决机械振动相关题目的规律与方法，从而提升学生解决问题的效率。

结   语

物理这门学科研究对象很广泛，但是归根结底都是我们日常生活中能够接触到的东西。所以，在物理教学中，教师要充分与现实生活相联系，帮助学生掌握相关知识点，使这些知识不再抽象。总之，机械振动在高中物理教学中属于重难点。学生必须找出解题的规律与方法，才能在高中物理的学习过程中不断提高自己的水平，从而提高自己的物理素养。

[参考文献]

周红娜.高中物理机械振动解题规律探究[J].科学咨询（教育科研），2020（08）：161.

作者简介：孙健（1980.7—），男，吉林磐石人，中学一级教师，荣获磐石市“优秀教师”称号，获吉林市高考提高奖。