《2025年非常学案高中物理选择性必修第一册人教版》

【典例2】(简谐运动中的超重与失重)卡车在水平道路上行驶，货物随车厢底板上下振动而不脱离底板，设货物的振动为简谐运动，车不动，货物静止位置为平衡位置，以向上的位移为正，其振动图像如图所示，在图像上取$a$、$b$、$c$、$d$四点，则下列说法正确的是 (A)


A.$a$点对应的时刻货物对车厢底板的压力最小
B.$b$点对应的时刻货物对车厢底板的压力最大
C.$c$点对应的时刻货物对车厢底板的压力最小
D.$d$点对应的时刻货物对车厢底板的压力小于货物重力
 

答案： 典例2 A [$a$点对应的时刻，货物的位移为正向最大，根据简谐运动的特征得知，其加速度为负向最大，即向下最大，货物处于失重状态，根据牛顿运动定律得知，其对车厢底板的压力小于货物的重力。$b$、$d$点对应的时刻，货物的位移为零，其加速度为零，根据牛顿运动定律得知，货物对车厢底板的压力等于货物的重力。$c$点对应的时刻，货物的位移为负向最大，根据简谐运动的特征得知，其加速度为正向最大，即向上最大，货物处于超重状态，根据牛顿运动定律得知，其对车厢底板的压力大于货物的重力。故A正确，B、C、D错误。]

【典例3】(简谐运动中的动量与能量)如图甲所示，金属小球用轻弹簧连接在固定的光滑斜面顶端。小球在斜面上做简谐运动，到达最高点时，弹簧处于原长状态。取沿斜面向上为正方向，小球的振动图像如图乙所示。则 (C)
 

A.弹簧的最大伸长量为$2\ cm$
B.$t = 0.2\ s$时，弹簧的弹性势能最大
C.$t = 0.2\ s$到$t = 0.6\ s$内，小球的重力势能逐渐减小
D.$t = 0$到$t = 0.4\ s$内，回复力的冲量为零

答案： 典例3 C [小球运动到最低点时弹簧的伸长量最大，等于2倍振幅，所以弹簧的最大伸长量为$4\ cm$，A错误；$t = 0.2\ s$时小球在最高点，弹簧处于原长状态，弹簧弹性势能为零，B错误；$t = 0.2\ s$到$t = 0.6\ s$内，小球由最高点运动到最低点，小球的重力势能逐渐减小；C正确；$t = 0$和$t = 0.4\ s$时刻，小球的速度大小相等，方向相反，根据动量定理得$0\sim0.4\ s$内回复力的冲量不等于零，D错误。]

【典例4】(多选)惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器，叫摆钟，摆钟运行的速率由钟摆控制。旋转钟摆下端的螺母可以使摆上的圆盘(可视为质点)沿摆杆上下移动，如图所示，以下说法正确的是 (AC)


A.当摆钟不准确时需要调整圆盘的位置
B.摆钟快了应使圆盘沿摆杆上移
C.由冬季变为夏季时应使圆盘沿摆杆上移
D.把摆钟从福建移到北京应使圆盘沿摆杆上移

答案： 典例4 AC [当摆钟不准确时需要调整圆盘的位置，从而改变摆长$L$，以达到调节摆钟周期的目的，A正确；摆钟快了，说明摆动周期变小，则必须使圆盘下移，才能调准，B错误；由冬季变为夏季时，温度升高，则由热胀冷缩可知，应使圆盘沿摆杆上移，才能保持周期不变，C正确；摆钟从福建移到北京，重力加速度增大，应使圆盘沿摆杆下移，才能保持周期不变。]