高中物理機械振動解題規(guī)律探究

周紅娜

（烏魯木齊市第一中學 新疆烏魯木齊 830000）

在高中物理課程中，機械振動的知識在實際生活中已得到廣泛應用。例如，心電圖、地震儀、核磁共振儀等。因此，學生對機械振動規(guī)律的認識和理解十分有必要。在新高考改革的推動下，凸顯出機械振動知識學習的重要意義。為促使高中生能夠?qū)W好相應的知識點，充分掌握相關試題，提高解題能力，我們需要進一步探究高中物理機械振動的解題規(guī)律，才有利于學生在將來的學習中打好基礎，并將所學的知識應用到實際生活中。

一、高中物理機械振動知識的考察點

在機械運動中，研究的是以質(zhì)點為對象的運動情況，由質(zhì)點的運動速度、位置變化和加速度等多個物理量來描述質(zhì)點的運動狀態(tài)。而物體的運動情況包括多種形式，在之前的物理學習中，學生已經(jīng)對勻速直線運動、勻變速直線運動、平拋運動，以及圓周運動有充分理解和認識。而機械振動也是以質(zhì)點為研究對象的一種運動形式，具有周期性和重復性的特點，除了位移、速度和加速度等物理量外，還包括振幅、周期、頻率等物理量來描述機械振動的特征，涉及到受力分析、動能、勢能和動量等物理參數(shù)。機械振動按不同方法可以分為多類，在高中物理課程中，學習的內(nèi)容主要是簡諧振動，考察形式通常結(jié)合單擺、彈簧振子等問題，要求學生能夠理解，并快速判斷出由于時間和空間上的周期性變化，而導致相關物理量的變化，從而促使學生加深對振動規(guī)律的掌握。無論考察題型如何變化，都是注重考察學生對機械振動知識的基本概念、特征、運動規(guī)律和表達式應用的了解、掌握情況。[1]

例1 如圖1所示，一個具有彈性的小球被拋出，并在兩個豎直平行的平面間運行。試問：小球在落地之前的運動（ ）。

A.是機械振動，但不是簡諧運動

B.是簡諧運動，但不是機械振動

C.不是簡諧運動，也不是機械振動

D.是簡諧運動，也是機械運動

分析：由題目選項可知，題干主要考查的是機械振動與簡諧運動的定義，根據(jù)所學知識，結(jié)合小球運動現(xiàn)象的特征進行判斷，小球在落地之前的運動，既不是簡諧運動，也不是機械振動。答案選C。

圖1 示意圖

二、機械振動知識解題的疑難點

我們在教學經(jīng)驗總結(jié)的基礎上，可以看出以機械振動為基礎的彈簧問題是學生考試時的難點，通過分析得出這類題目的難點主要在以下幾方面：一是研究對象多，題目往往會出現(xiàn)兩個或兩個以上互相連接的物體；二是物體運動過程比較復雜；三是知識綜合性比較強，需要結(jié)合多個知識要點，需要學生有較好的學習基礎，通常會應用到牛頓運動定律、機械能守恒、動能定律、動量定律和定量守恒定律等知識點求解。這類問題需要圍繞物體在最低點和最高點運動狀態(tài)改變中所隱含的臨界條件進行分析，求得結(jié)果。除此之外，解決問題的關鍵在于是否能夠巧妙利用簡諧振動過程中的速度、位移、加速度等物理量，具有在平衡位置對稱的特點。[2]

例2 如圖2所示，兩個木塊的質(zhì)量分別為M和m，用勁度系數(shù)為k的輕彈簧連在一起，放在水平面上，將木塊1壓下一段距離后釋放，它就上下振動，在振動過程中木塊2剛好始終不離開地面（即它對地面的最小壓力為0），求木塊1的最大加速度與木塊2對地面的最大壓力。

分析：

1.撤去外力后，木塊1以未加壓力時的位置為平衡位置做簡諧振動，當木塊2剛好要離開地面時，木塊1處于最高點時，木塊1的加速度最大，根據(jù)牛頓第二定律即可求解；

由F+mg=ma，得a=(F+mg)/m=(M+m)g/m。

2.由于對稱性，當木塊1運動至最低點時，彈簧中的彈力大小為f。此時，彈簧是處于壓縮狀態(tài)，根據(jù)牛頓第二定律得：

即：f=m（g+a）=2mg+Mg

得：F壓=f+Mg=2(m+M)g

圖2

三、高中物理機械振動知識的學習要點

我們在學習高中物理機械振動的過程中，為確保試題解答的正確性，學生需要不斷提升解題能力。學生要對相應的物理概念有充分理解和認識，全面把握其重點特征。愛因斯坦認為：人類的頭腦是用其自由發(fā)明出來的觀念和概念進行科學創(chuàng)造的，物理理論知識作為溝通的橋梁，把物理學科與感覺印象世界進行聯(lián)系。因此，物理要聯(lián)系生活，即我們需要掌握物理概念。在機械振動的多種題目解答中，我們需要清晰、準確、全面認知和理解機械振動的相關概念，從而提高物理基礎知識應用的準確性，并促使問題得到有效解答。同時，我們要通過歸納總結(jié)問題，明確考點，思考探索解題的策略和方法，提升問題解答的科學性和準確性。

總之，機械振動知識內(nèi)容在高中物理學科中，既是重點，也是難點。我們找出解題思路和方法，有利于學生對相關知識進一步的理解和掌握，從而提高學生分析問題的能力和解題的效率，增強物理學習水平。