周紅娜

（烏魯木齊市第一中學(xué) 新疆烏魯木齊 830000）

在高中物理課程中，機(jī)械振動(dòng)的知識(shí)在實(shí)際生活中已得到廣泛應(yīng)用。例如，心電圖、地震儀、核磁共振儀等。因此，學(xué)生對(duì)機(jī)械振動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)和理解十分有必要。在新高考改革的推動(dòng)下，凸顯出機(jī)械振動(dòng)知識(shí)學(xué)習(xí)的重要意義。為促使高中生能夠?qū)W好相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，充分掌握相關(guān)試題，提高解題能力，我們需要進(jìn)一步探究高中物理機(jī)械振動(dòng)的解題規(guī)律，才有利于學(xué)生在將來的學(xué)習(xí)中打好基礎(chǔ)，并將所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生活中。

一、高中物理機(jī)械振動(dòng)知識(shí)的考察點(diǎn)

在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中，研究的是以質(zhì)點(diǎn)為對(duì)象的運(yùn)動(dòng)情況，由質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度、位置變化和加速度等多個(gè)物理量來描述質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。而物體的運(yùn)動(dòng)情況包括多種形式，在之前的物理學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)對(duì)勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)，以及圓周運(yùn)動(dòng)有充分理解和認(rèn)識(shí)。而機(jī)械振動(dòng)也是以質(zhì)點(diǎn)為研究對(duì)象的一種運(yùn)動(dòng)形式，具有周期性和重復(fù)性的特點(diǎn)，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(jī)械振動(dòng)的特征，涉及到受力分析、動(dòng)能、勢(shì)能和動(dòng)量等物理參數(shù)。機(jī)械振動(dòng)按不同方法可以分為多類，在高中物理課程中，學(xué)習(xí)的內(nèi)容主要是簡(jiǎn)諧振動(dòng)，考察形式通常結(jié)合單擺、彈簧振子等問題，要求學(xué)生能夠理解，并快速判斷出由于時(shí)間和空間上的周期性變化，而導(dǎo)致相關(guān)物理量的變化，從而促使學(xué)生加深對(duì)振動(dòng)規(guī)律的掌握。無論考察題型如何變化，都是注重考察學(xué)生對(duì)機(jī)械振動(dòng)知識(shí)的基本概念、特征、運(yùn)動(dòng)規(guī)律和表達(dá)式應(yīng)用的了解、掌握情況。[1]

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

A.是機(jī)械振動(dòng)，但不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)

B.是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，但不是機(jī)械振動(dòng)

C.不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，也不是機(jī)械振動(dòng)

D.是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，也是機(jī)械運(yùn)動(dòng)

分析：由題目選項(xiàng)可知，題干主要考查的是機(jī)械振動(dòng)與簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的定義，根據(jù)所學(xué)知識(shí)，結(jié)合小球運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的特征進(jìn)行判斷，小球在落地之前的運(yùn)動(dòng)，既不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，也不是機(jī)械振動(dòng)。答案選C。

圖1 示意圖

二、機(jī)械振動(dòng)知識(shí)解題的疑難點(diǎn)

我們?cè)诮虒W(xué)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的基礎(chǔ)上，可以看出以機(jī)械振動(dòng)為基礎(chǔ)的彈簧問題是學(xué)生考試時(shí)的難點(diǎn)，通過分析得出這類題目的難點(diǎn)主要在以下幾方面：一是研究對(duì)象多，題目往往會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上互相連接的物體；二是物體運(yùn)動(dòng)過程比較復(fù)雜；三是知識(shí)綜合性比較強(qiáng)，需要結(jié)合多個(gè)知識(shí)要點(diǎn)，需要學(xué)生有較好的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，通常會(huì)應(yīng)用到牛頓運(yùn)動(dòng)定律、機(jī)械能守恒、動(dòng)能定律、動(dòng)量定律和定量守恒定律等知識(shí)點(diǎn)求解。這類問題需要圍繞物體在最低點(diǎn)和最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變中所隱含的臨界條件進(jìn)行分析，求得結(jié)果。除此之外，解決問題的關(guān)鍵在于是否能夠巧妙利用簡(jiǎn)諧振動(dòng)過程中的速度、位移、加速度等物理量，具有在平衡位置對(duì)稱的特點(diǎn)。[2]

例2 如圖2所示，兩個(gè)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(dòng)，在振動(dòng)過程中木塊2剛好始終不離開地面（即它對(duì)地面的最小壓力為0），求木塊1的最大加速度與木塊2對(duì)地面的最大壓力。

分析：

1.撤去外力后，木塊1以未加壓力時(shí)的位置為平衡位置做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，當(dāng)木塊2剛好要離開地面時(shí)，木塊1處于最高點(diǎn)時(shí)，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(duì)稱性，當(dāng)木塊1運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)時(shí)，彈簧中的彈力大小為f。此時(shí)，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(jī)械振動(dòng)知識(shí)的學(xué)習(xí)要點(diǎn)

我們?cè)趯W(xué)習(xí)高中物理機(jī)械振動(dòng)的過程中，為確保試題解答的正確性，學(xué)生需要不斷提升解題能力。學(xué)生要對(duì)相應(yīng)的物理概念有充分理解和認(rèn)識(shí)，全面把握其重點(diǎn)特征。愛因斯坦認(rèn)為：人類的頭腦是用其自由發(fā)明出來的觀念和概念進(jìn)行科學(xué)創(chuàng)造的，物理理論知識(shí)作為溝通的橋梁，把物理學(xué)科與感覺印象世界進(jìn)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(jī)械振動(dòng)的多種題目解答中，我們需要清晰、準(zhǔn)確、全面認(rèn)知和理解機(jī)械振動(dòng)的相關(guān)概念，從而提高物理基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用的準(zhǔn)確性，并促使問題得到有效解答。同時(shí)，我們要通過歸納總結(jié)問題，明確考點(diǎn)，思考探索解題的策略和方法，提升問題解答的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

總之，機(jī)械振動(dòng)知識(shí)內(nèi)容在高中物理學(xué)科中，既是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。我們找出解題思路和方法，有利于學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)一步的理解和掌握，從而提高學(xué)生分析問題的能力和解題的效率，增強(qiáng)物理學(xué)習(xí)水平。