高中物理機械振動解題規律探究

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。為促使高中生能夠學好相應的知識點，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，研究的是以質點為對象的運動情況，由質點的運動速度、位置變化和加速度等多個物理量來描述質點的運動狀態。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。機械振動按不同方法可以分為多類，在高中物理課程中，學習的內容主要是簡諧振動，考察形式通常結合單擺、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，根據所學知識，結合小球運動現象的特征進行判斷，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

我們在教學經驗總結的基礎上，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改變中所隱含的臨界條件進行分析，求得結果。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，兩個木塊的質量分別為M和m，用勁度系數為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，根據牛頓第二定律得：

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明出來的觀念和概念進行科學創造的，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系。因此，物理要聯系生活，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。