《2025年优化探究同步导学案高中物理选择性必修第一册人教版》

[例3] 在心电图仪、地震仪等仪器工作过程中，要进行振动记录，图甲是一个常用的记录方法：在弹簧振子的小球上安装一支绘图笔 P，在下面放一条白纸带。当小球振动时，匀速拉动纸带(纸带速度方向与振子振动方向垂直)，绘图笔就在纸带上画出一条曲线，如图乙所示。若匀速拉动纸带的速度为 1 m/s，作出 P 的振动图像。
[课堂笔记]

答案：
[例3][答案]图见解析
[解析]　纸带做匀速运动，由题图乙可知，一个周期内纸带前进了20cm，即$\lambda =$20cm，故周期为$T=\frac{\lambda}{v}=0.2$s，由题图乙可知，P离开平衡位置的最大距离为2cm，作出P的振动图像如图所示。

[例4] 图甲为一弹簧振子的振动图像，弹簧振子以 E 为平衡位置，在 F、G 两点之间做简谐运动，如图乙所示。规定向右为正方向，试根据图像分析以下问题。
(1)如图乙所示，振子在$t = 0$时刻的位置是E点，从$t = 0$时刻开始，振子向右(选填“右”或“左”)运动。

(2)在图乙中，找出如图甲所示图像中的 O、A、B、C、D 各点对应振动过程中的位置，则 O 点对应E点，A 点对应G点，B 点对应E点，C 点对应F点，D 点对应E点。
(3)在$t = 2\ s$时，振子的速度方向与$t = 0$时的速度方向相反(选填“相同”或“相反”)。
(4)振子在前 4 s 内的位移等于零。

答案： [例4][答案]
(1)E 右
(2)E G E F E
(3)相反
(4)零
[解析]
(1)由$x - t$图像知，在$t = 0$时刻，振子在平衡位置E点；从$t = 0$时刻开始，振子向正的最大位移处运动，即向右运动。
(2)由$x - t$图像知，O点、B点、D点对应平衡位置E点；A点在正最大位移处，对应G点；C点在负的最大位移处，对应F点。
(3)$t = 2$s时，图线切线斜率为负，即速度方向为负方向；$t = 0$时，图线切线斜率为正，即速度方向为正方向，故两时刻速度方向相反。
(4)4s末振子回到平衡位置，故振子在前4s内的位移为零。