14 热点十四 机械振动 用单摆测定重力加速度(课件PPT)-【精微方案】2027年高考一轮总复习讲义·物理

该高中物理高考复习课件聚焦“机械振动与单摆测定重力加速度”专题，依据高考评价体系梳理了简谐运动规律、弹簧振子与单摆模型、重力加速度测定实验等核心考点，通过近五年高考真题分析明确选择（占比约55%）和实验（占比约45%）的高频题型分布，构建了“概念辨析-规律应用-实验操作”的完整备考体系。 课件亮点在于“真题溯源+素养导向”的复习策略，以2025江苏卷弹簧振子运动分析、2023重庆卷单摆测g实验等母题为载体，通过模型建构（简谐运动回复力模型）和科学推理（周期公式推导）突破考点，培养科学思维与科学探究素养。特设“易错警示”（如摆长计算忽略球半径）和“实验数据处理模板”，助力学生掌握得分关键，教师可据此精准规划复习，提升备考效率。

热点十四　机械振动　 用单摆测定重力加速度 1 D 1．(2025·江苏卷，T10)如图所示，弹簧一端固定，另一端与光滑水平面上的木箱相连，箱内放置一小物块，物块与木箱之间有摩擦。压缩弹簧并由静止释放，释放后物块在木箱上有滑动，滑动过程中不与木箱前后壁发生碰撞，不计空气阻力，则(　　) A．释放瞬间，物块加速度为零 B．物块和木箱最终仍有相对运动 C．木箱第一次到达最右端时，物块速度为零 D．物块和木箱的速度第一次相同前，物块受到的摩擦力不变 4 5 6 7 8 1 2 3 五年高考经典练 解析：弹簧由压缩状态释放，木箱向右加速运动，物块相对木箱向左滑动，木箱对物块的滑动摩擦力向右，物块的加速度向右，不为零，A错误； 由于物块和木箱存在摩擦，会使得发生相对滑动时有能量损耗，即弹簧的弹性势能会有一部分转化为内能，即做阻尼振动的木箱振幅逐渐减小，当物块和木箱共速且二者之间的最大静摩擦力大于等于物块的回复力时二者保持相对静止，B错误； 木箱第一次到达最右端时，若二者已共速，即动摩擦因数较大的情况，则物块速度与木箱相同，均为零；若二者未共速，即动摩擦因数较小的情况，则物块所受摩擦力反向，物块减速，此时木箱速度为零，物块速度不为零，C错误； 物块和木箱第一次速度相同前，木箱的速度始终大于物块的速度，物块始终相对木箱向左滑动，受到向右的滑动摩擦力，大小和方向均不变，D正确。 4 5 6 7 8 1 2 3 五年高考经典练 BC 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 解析：剪断细线后，弹簧弹力大于A的重力，则A先向上做加速运动，随弹力的减小，则向上的加速度减小，当加速度为零时速度最大，此时弹力等于A的重力，弹簧处于拉伸状态，A错误； 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 AC 3．(多选)(2025·河北卷，T9)如图，截面为等腰三角形的光滑斜面体固定在水平地面上，两个相同的小物块通过不可伸长的细绳跨过顶端的轻质定滑轮，静止在斜面体两侧，细绳与斜面平行。此外，两物块分别用相同的轻质弹簧与斜面体底端相连，且弹簧均处于原长。将左侧小物块沿斜面缓慢拉下一小段距离，然后松开。弹簧始终在弹性限度内，斜面倾角为θ，不计摩擦和空气阻力。在两物块运动过程中，下列说法正确的是(　　)  A．左侧小物块沿斜面做简谐运动 B．细绳的拉力随左侧小物块加速度的增大而增大 C．右侧小物块在最高位置的加速度与其在最低位置的加速度大小相等 D．若θ增大，则右侧小物块从最低位置运动到最高位置所用的时间变长 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 解析：对左侧小物块，设沿斜面向下的位移为x，则有T＋kx－mg sin θ＝ma，此时，对右侧小物块有mg sin θ＋kx－T＝ma，联立可得2kx＝2ma＝2F，则左侧小物块受到的合外力大小F＝ma＝kx，方向与位移方向相反，故其做简谐运动，故A正确； 根据以上分析，可得2T＝2mg sin θ，绳拉力保持不变，故B错误； 同理可知，右侧小物块也做简谐运动，根据对称性，其在最高和最低位置的加速度大小相等，故C正确； 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 D 4．(2024·北京卷，T9)图甲为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置。手机加速度传感器记录了手机在竖直方向的振动情况，以向上为正方向，得到手机振动过程中加速度a随时间t变化的曲线为正弦曲线，如图乙所示。下列说法正确的是(　　) A．t＝0时，弹簧弹力为0 B．t＝0.2 s时，手机位于平衡位置上方 C．从t＝0至t＝0.2 s，手机的动能增大 D．a随t变化的关系式为a＝4sin (2.5πt) m/s2 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 解析：由题图乙可知，t＝0时，手机加速度为0，则此时手机所受合力为0，可知此时弹簧弹力大小F＝mg，A错误； t＝0.2 s时，手机加速度向上，则此时弹簧弹力向上且大于重力，由胡克定律可知，此时弹簧伸长量大于平衡位置弹簧的伸长量，故此时手机处于平衡位置下方，B错误； 从t＝0至t＝0.2 s，手机由平衡位置向下运动，又合力方向向上，则合力对手机做负功，由动能定理可知，该过程手机的动能减小，C错误； 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 C 5．(2022·海南卷，T4)在同一地方，甲、乙两个单摆做振幅不同的简谐运动，其振动图像如图所示，可知甲、乙两个单摆的摆长之比为(　　) A．2∶3 B．3∶2 C．4∶9 D．9∶4 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 6．(2023·重庆卷，T11)某实验小组用单摆测量重力加速度。所用实验器材有摆球、长度可调的轻质摆线、刻度尺、50分度的游标卡尺、摄像装置等。 (1)用游标卡尺测量摆球直径d。当量爪并拢时，游标尺和主尺的零刻度线对齐。放置摆球后游标卡尺示数如图甲所示，则摆球的直径d为________mm。 解析：用游标卡尺测量摆球直径d＝19 mm＋0.02 mm×10＝19.20 mm。 19.20 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 (2)用摆线和摆球组成单摆，如图乙所示。当摆线长度l＝990.1 mm时，记录并分析单摆的振动视频，得到单摆的振动周期T＝2.00 s，由此算得重力加速度g为_________________________________m/s2(保留3位有效数字)。 9.86 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 随着摆线长度l的增加，Δg逐渐减小 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 7．(2023·湖南卷，T11)某同学探究弹簧振子振动周期与质量的关系，实验装置如图(a)所示，轻质弹簧上端悬挂在铁架台上，下端挂有钩码，钩码下表面吸附一个小磁铁，其正下方放置智能手机，手机中的磁传感器可以采集磁感应强度实时变化的数据并输出图像，实验步骤如下： 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 (1)测出钩码和小磁铁的总质量m； (2)在弹簧下端挂上该钩码和小磁铁，使弹簧振子在竖直方向做简谐运动，打开手机的磁传感器软件，此时磁传感器记录的磁感应强度变化周期等于弹簧振子振动周期； (3)某次采集到的磁感应强度B的大小随时间t变化的图像如图(b)所示，从图中可以算出弹簧振子振动周期T＝______________(用“t0”表示)； 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 (4)改变钩码质量，重复上述步骤； (5)实验测得数据如下表所示，分析数据可知，弹簧振子振动周期的平方与质量的关系是____________(选填“线性的”或“非线性的”)； m/kg 10T/s T/s T2/s2 0.015 2.43 0.243 0.059 0.025 3.14 0.314 0.099 0.035 3.72 0.372 0.138 0.045 4.22 0.422 0.178 0.055 4.66 0.466 0.217 线性的 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 解析：分析图表数据可以看出，在误差允许的范围内，T2∝m，即弹簧振子振动周期的平方与质量的关系是线性的。 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 A 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 (7)除偶然误差外，写出一条本实验中可能产生误差的原因：_______________________________________________________。 解析：弹簧不是轻弹簧；手机内部有磁体，与钩码下的小磁铁会产生相互作用；空气阻力的影响等(写出一条即可)。 见解析 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 8．(2024·湖北卷，T12)某同学设计了一个测量重力加速度大小g的实验方案，所用器材有：2 g砝码若干、托盘1个、轻质弹簧1根、米尺1把、光电门1个、数字计时器1台等。 具体步骤如下： ①将弹簧竖直悬挂在固定支架上，弹簧下面挂上装有遮光片的托盘，在托盘内放入一个砝码，如图(a)所示。 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 (1)由步骤④，可知振动周期T＝________。 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 (2)设弹簧的原长为l0，则l与g、l0、T的关系式为l＝________。 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 (3)由实验数据作出的l－T2图线如图(b)所示，可得g＝___________m/s2(保留3位有效数字，π2取9.87)。 9.59 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 (4)本实验的误差来源包括_______(双选，填标号)。 A．空气阻力 B．弹簧质量不为零 C．光电门的位置稍微偏离托盘的平衡位置 AC 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 解析：空气阻力的存在会影响弹簧振子的振动周期，是实验的误差来源之一，故A正确； 弹簧质量不为零导致振子在平衡位置时弹簧的长度变化，不影响其他操作，根据(3)中处理方法可知对实验结果没有影响，故B错误； 根据实验步骤可知光电门的位置稍微偏离托盘的平衡位置会影响振子周期的测量，是实验的误差来源之一，故C正确。 4 5 6 7 8 2 3 1 五年高考经典练 解析：0～t0内恰有10个完整周期的振动图像，故t0＝10T，解得T＝。 $