第二章 机械振动 章末素养提升(课件PPT)-【步步高】2024-2025学年高二物理选择性必修第一册学习笔记（教科版）

该高中物理简谐运动单元复习课件系统梳理单摆、弹簧振子等简谐运动规律，通过实验探究（单摆测重力加速度）、振动图像分析及周期公式应用，构建“概念-规律-应用”知识网络，体现知识点内在逻辑。 其亮点在于融合科学探究（游标卡尺使用、误差分析）、科学思维（模型建构如弹簧振子对称性推理）与科学态度（阻尼器减振、时钟发明意义），设计分层训练题（单选、多选），联系生活实际，助力学生巩固物理观念，教师高效开展复习教学。

DIERZHANG 第二章 章末素养提升 1 再现 素养知识 物理观念 机械振动 物体或(物体的某一部分)在某一位置两侧所做的_____运动，简称振动 简谐运动 特征 (1)回复力：使振动物体回到_________的力； 表达式：F＝_____。“－”号表示F与x方向相反 (2)位移：以_________为参考点； 随时间的变化规律：正弦函数规律x＝____________ (3)运动性质：做变加速运动，具有周期性和对称性 (4)能量：动能和势能之和_________ 往复 平衡位置 －kx 平衡位置 Asin (ωt＋φ0) 保持不变 物理观念 简谐运动 描述 (1)振幅：振子离开平衡位置的_____距离 (2)周期：完成___________需要的时间 (3)频率：_____内完成全振动的次数 (4)相位：描述周期性运动的物体在各时刻所处状态 外力作用下的振动 阻尼振动 振幅_________； 机械能逐渐转化为内能；能量向四周辐射出去 受迫振动 (1)系统在_______作用下的振动 (2)受迫振动的频率总等于_______的频率 (3)共振：驱动力的频率______物体的固有频率时，受迫振动的振幅_____ 最大 一次全振动 1 s 逐渐减小 驱动力 驱动力 等于 最大 科学思维 理想化模型 水平弹簧振子 由弹簧和小球组成，忽略阻力，由______提供回复力 单摆 (1)相对来说，阻力可忽略，细线质量可忽略，球的直径也可忽略 (2)做简谐运动的条件：摆角很小θ为_____左右 (3)周期公式：T＝_________ 弹力 5° 科学思维 图像法 振动图像     (1)正弦曲线 (2)物理意义：描述振动物体的______随______的变化规律 (3)可由此判断物体是否做简谐运动 位移 时间 科学探究 (1)学会利用单摆的周期公式测量重力加速度：g＝______ (2)能正确熟练地使用游标卡尺和停表，能正确读取并记录实验数据 (3)会分析实验中产生系统误差和偶然误差的原因，掌握减小实验误差的方法 科学态度与责任 (1)通过对单摆规律的研究，知道时钟的发明对人类文明发展的意义 (2)通过学习共振现象产生的原因，能运用所学知识解释生产生活中防止共振或利用共振现象的例子 　(2023·绵阳市高二月考)如图所示，一弹簧振子在一条直线上做简谐运动，第一次先后经过M、N两点时速度v(v≠0)相同，那么，下列说法正确的是 A.振子在M、N两点受回复力相同 B.振子在M、N两点对平衡位置的位移相同 C.振子在M、N两点加速度大小相等 D.从M点到N点，振子先做匀加速运动，后做匀减速运动 例1 √ 提能 综合训练 弹簧振子做简谐运动，先后经过M、N两点时速度v(v≠0)相同，根据对称性可知M、N两点关于平衡位置对称，两点相对于平衡位置的位移大小相 等、方向相反，根据F＝－kx可知，回复力大小相等、方向相反，故A、B错误； 从M点到N点，回复力先减小后增大，振子的加速度先减小后增大，所以振子先做加速度减小的变加速运动，后做加速度增大的变减速运动，故D错误。 　(多选)很多高层建筑都会安装减震耗能阻尼器，用来控制强风或地震导致的振动。某大楼使用的阻尼器是重达660吨的调谐质量阻尼器，阻尼器相当于一个巨型质量块。简单说就是将阻尼器悬挂在大楼上方，它的摆动会产生一个反作用力，在建筑物摇晃时往反方向摆动，会使大楼摆动的幅度减小。关于调谐质量阻尼器，下列说法正确的是 A.阻尼器做受迫振动，振动频率与大楼的振动频率相同 B.阻尼器与大楼摆动幅度相同 C.阻尼器摆动后，摆动方向始终与大楼的振动方向相反 D.阻尼器摆动幅度不受风力大小影响 例2 √ √ 由题意可知阻尼器做受迫振动，振动频率与大楼的振动频率相同，故A正确； 阻尼器与大楼摆动幅度不相同，故B错误； 由题意可知，大楼对阻尼器的力与阻尼器对大楼的力为一对相互作用力，根据回复力F＝－kx可知，阻尼器摆动后，摆动方向始终与大楼的振动方向相反，故C正确； 阻尼器的摆动幅度会受到风力的影响，故D错误。 　如图甲所示，一单摆做小角度摆动，从某次摆球由左向右通过平衡位置开始计时，摆球相对平衡位置的位移x随时间t变化的图像如图乙所示。不计空气阻力，取π2＝10。对于这个单摆的振动过程，下列说法正确的是 A.单摆的摆长约为1.0 m B.单摆的位移随时间变化的关系 式为x＝16sin πt cm C.从t＝0.5 s到t＝1.0 s的过程中， 摆球的重力势能逐渐增大 D.从t＝1.0 s到t＝1.5 s的过程中，摆球所受回复力逐渐减小 例3 √ 从t＝0.5 s到t＝1.0 s的过程中，摆球从最高点运动到最低点，重力势能减小，故C错误； 从t＝1.0 s到t＝1.5 s的过程中，摆球的位移增大，回复力增大，故D错误。 　(多选)(2023·成都市高二月考)如图甲所示，悬挂在竖直方向上的弹簧振子，在C、D两点之间做简谐运动，O点为平衡位置。振子到达D点开始计时。以竖直向下为正方向，在一个周期内的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是 A.振子在O点受到的弹簧弹力等于零 B.振子做简谐运动的表达式为x＝5sin (πt－ )(cm) C.0.25～0.75 s的时间内，振子通过的路程为5 cm D.t＝0.25 s和t＝0.75 s时，振子的速度相同，加速度大小相等 例4 √ √ 振子在O点受到的回复力为零，即弹簧弹力等于振子自身重力大小，故A错误； 由题图乙可得，振子的振幅A＝5 cm， t＝0.25 s和t＝0.75 s时，振子的速度大小相同，方向都向上，由对称性可知，回复力大小相等，由牛顿第二定律得加速度大小相等，故D正确。 　(多选)(2023·内江市高二月考)如图所示，倾角为θ、光滑的斜面体固定在水平面上，底端有垂直斜面的挡板，劲度系数为k的轻质弹簧下端拴接着质量为M的物体B，上端放着质量为m的物体P(P与弹簧不拴接)。现沿斜面向下压一段距离后由静止释放，P就沿斜面做简谐运动，振动过程中，P始终没有离开弹簧，重力加速度为g，则 C.P以最大振幅振动时，B对挡板的最大压力为Mgsin θ＋mgsin θ D.P以最大振幅振动时，B对挡板的最大压力为Mgsin θ＋2mgsin θ 例5 √ √ 根据题意可知，物体P做简谐运动，则P位于平衡位置时，所受合力为零，设此时弹簧的形变量为x， 根据题意可知，P以最大振幅振动时，当P到达最低点，即弹簧形变量最大时，B对挡板的压力最大， 根据简谐运动知识可知，此时弹簧的形变量为2x，设挡板对B的支持力为F，对物体B，根据平衡条件有F＝Mgsin θ＋k·2x，解得F＝2mgsin θ＋Mgsin θ；根据牛顿第三定律可得B对挡板的最大压力为F′＝F＝2mgsin θ＋Mgsin θ，故C错误，D正确。 BENKEJIESHU 本课结束 2π 根据a＝－可知加速度大小相等，故C正确； 由题图乙可知单摆的周期T＝2 s，振幅A＝8 cm，由单摆的周期公式T＝2π，代入数据可得l＝1 m，故A正确； 由ω＝，可得ω＝π rad/s，则单摆的位移x随时间t变化的关系式为x＝Asin ωt＝8sin πt cm，故B错误； 振子的周期T＝2.0 s，角频率ω＝＝π rad/s，初相位φ0＝－，振子做简谐运动的表达式为x＝5sin (πt－)(cm)，故B正确； 将t1＝0.25 s代入简谐运动的表达式得x1＝－ cm，将t2＝0.75 s，代入简谐运动的表达式得x2＝ cm,0.25 s～0.75 s的时间内，振子通过的路程s＝x2－x1＝5 cm，故C错误； A.P振动的振幅的最大值为 B.P振动的振幅的最大值为 根据平衡条件有mgsin θ＝kx，解得x＝；根据题意可知，P向上达到的最高点位置时，弹簧恰好恢复原长是P能够做简谐运动的最高点，则P的最大振幅为A＝x＝，故B错误，A正确； $