高中物理机械振动解题规律探究

周红娜

（乌鲁木齐市第一中学 新疆乌鲁木齐 830000）

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。

一、高中物理机械振动知识的考察点

在机械运动中，研究的是以质点为对象的运动情况，由质点的运动速度、位置变化和加速度等多个物理量来描述质点的运动状态。而物体的运动情况包括多种形式，在之前的物理学习中，学生已经对匀速直线运动、匀变速直线运动、平抛运动，以及圆周运动有充分理解和认识。而机械振动也是以质点为研究对象的一种运动形式，具有周期性和重复性的特点，除了位移、速度和加速度等物理量外，还包括振幅、周期、频率等物理量来描述机械振动的特征，涉及到受力分析、动能、势能和动量等物理参数。机械振动按不同方法可以分为多类，在高中物理课程中，学习的内容主要是简谐振动，考察形式通常结合单摆、弹簧振子等问题，要求学生能够理解，并快速判断出由于时间和空间上的周期性变化，而导致相关物理量的变化，从而促使学生加深对振动规律的掌握。无论考察题型如何变化，都是注重考察学生对机械振动知识的基本概念、特征、运动规律和表达式应用的了解、掌握情况。[1]

例1 如图1所示，一个具有弹性的小球被抛出，并在两个竖直平行的平面间运行。试问：小球在落地之前的运动（ ）。

A.是机械振动，但不是简谐运动

B.是简谐运动，但不是机械振动

C.不是简谐运动，也不是机械振动

D.是简谐运动，也是机械运动

分析：由题目选项可知，题干主要考查的是机械振动与简谐运动的定义，根据所学知识，结合小球运动现象的特征进行判断，小球在落地之前的运动，既不是简谐运动，也不是机械振动。答案选C。

图1 示意图

二、机械振动知识解题的疑难点

我们在教学经验总结的基础上，可以看出以机械振动为基础的弹簧问题是学生考试时的难点，通过分析得出这类题目的难点主要在以下几方面：一是研究对象多，题目往往会出现两个或两个以上互相连接的物体；二是物体运动过程比较复杂；三是知识综合性比较强，需要结合多个知识要点，需要学生有较好的学习基础，通常会应用到牛顿运动定律、机械能守恒、动能定律、动量定律和定量守恒定律等知识点求解。这类问题需要围绕物体在最低点和最高点运动状态改变中所隐含的临界条件进行分析，求得结果。除此之外，解决问题的关键在于是否能够巧妙利用简谐振动过程中的速度、位移、加速度等物理量，具有在平衡位置对称的特点。[2]

例2 如图2所示，两个木块的质量分别为M和m，用劲度系数为k的轻弹簧连在一起，放在水平面上，将木块1压下一段距离后释放，它就上下振动，在振动过程中木块2刚好始终不离开地面（即它对地面的最小压力为0），求木块1的最大加速度与木块2对地面的最大压力。

分析：

1.撤去外力后，木块1以未加压力时的位置为平衡位置做简谐振动，当木块2刚好要离开地面时，木块1处于最高点时，木块1的加速度最大，根据牛顿第二定律即可求解；

由F+mg=ma，得a=(F+mg)/m=(M+m)g/m。

2.由于对称性，当木块1运动至最低点时，弹簧中的弹力大小为f。此时，弹簧是处于压缩状态，根据牛顿第二定律得：

即：f=m（g+a）=2mg+Mg

得：F压=f+Mg=2(m+M)g

图2

三、高中物理机械振动知识的学习要点

我们在学习高中物理机械振动的过程中，为确保试题解答的正确性，学生需要不断提升解题能力。学生要对相应的物理概念有充分理解和认识，全面把握其重点特征。爱因斯坦认为：人类的头脑是用其自由发明出来的观念和概念进行科学创造的，物理理论知识作为沟通的桥梁，把物理学科与感觉印象世界进行联系。因此，物理要联系生活，即我们需要掌握物理概念。在机械振动的多种题目解答中，我们需要清晰、准确、全面认知和理解机械振动的相关概念，从而提高物理基础知识应用的准确性，并促使问题得到有效解答。同时，我们要通过归纳总结问题，明确考点，思考探索解题的策略和方法，提升问题解答的科学性和准确性。

总之，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。