09-第2章 五年高考真题练（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高二物理选择性必修第一册（鲁科版）

该高中物理课件聚焦机械振动，涵盖简谐运动描述、单摆模型及利用单摆测重力加速度等核心知识点，通过五年高考真题引入，结合模型建构串联前后知识，搭建从概念理解到问题解决的学习支架。 其亮点在于以科学思维中的模型建构和科学推理为核心，如简谐运动中分析剪断细线后小球运动的对称性，单摆问题中挖掘等效摆长，实验题通过图线斜率推导重力加速度。采用一题多解和考情分析，助力学生提升解题能力，也为教师提供丰富真题资源和教学思路。

第2章 机械振动 第1讲　描述运动的基本概念 五年高考真题练 第1讲　描述运动的基本概念 考点1　简谐运动的描述 1.[2022浙江6月选考,11]如图所示,一根固定在墙上的水平光滑杆,两端分别固定着相同的轻弹簧,两弹 簧自由端相距x。套在杆上的小球从中点以初速度v向右运动,小球将做周期为T的往复运动,则  ( ) A.小球做简谐运动 B.小球动能的变化周期为  C.两根弹簧的总弹性势能的变化周期为T D.小球的初速度为 时,其运动周期为2T      　B 第1讲　描述运动的基本概念 解析　小球在中间部分所受合力为0,做匀速运动,不满足简谐运动特点,故A错误。动能是标量,所以小 球动能的变化周期为 ,B正确。两弹簧的总弹性势能与小球动能之和恒定,所以变化周期也应是 ,C 错误。小球的初速度减半后在中间部分运动时间变为原来的2倍,在两边运动时间不变,所以周期应小 于2T,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 2.[多选题][2025甘肃,8]如图,轻质弹簧上端固定,下端悬挂质量为2m的小球A,质量为m的小球B与A用 细线相连,整个系统处于静止状态。弹簧劲度系数为k,重力加速度为g。现剪断细线①,下列说法正确 的是( ) A.小球A运动到弹簧原长处的速度最大 B.剪断细线的瞬间,小球A的加速度大小为  C.小球A运动到最高点时,弹簧的伸长量为  D.小球A运动到最低点时,弹簧的伸长量为  ①关键点拨　剪断细线,弹簧弹力不突变,小球A做简谐运动。 　BC     第1讲　描述运动的基本概念 模型建构　     简谐运动模型(剪断细线后A做简谐运动)   第1讲　描述运动的基本概念 解析     剪断细线之前,F弹=3mg,剪断细线后,弹簧的弹力不会突变,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,此时弹力大小等于A的重力,弹簧处于拉 伸状态,A错误;剪断细线的瞬间,对A,由牛顿第二定律有F弹-2mg=2ma,解得A的加速度大小为a= ,B正 确;剪断细线之前弹簧伸长量x1= ,剪断细线后A做简谐运动,在平衡位置时弹簧伸长量x2= ,即振 幅为A=x1-x2= ,由对称性可知小球A运动到最高点时,弹簧伸长量为 ,C正确;由上述分析,小球A运 动到最低点时,弹簧伸长量为 ,D错误。故选B、C。 第1讲　描述运动的基本概念 3.[2024黑吉辽,7]如图(a),将一弹簧振子竖直悬挂,以小球的平衡位置为坐标原点O,竖直向上为正方向 建立x轴。若将小球从弹簧原长处由静止释放,其在地球与某球状天体表面做简谐运动的图像如图(b) 所示①(不考虑自转影响)。设地球、该天体的平均密度分别为ρ1和ρ2,地球半径是该天体半径的n倍。  的值为 ( )   A.2n　　　　　B. 　　　　　C. 　　　　　D.  ①关键点拨　地球与该天体表面重力加速度不同,以重力加速度为纽带,结合天体运动知识求解。 　C     第1讲　描述运动的基本概念 模型建构　     　　以小球在地球表面做简谐运动为例:   设地球表面的重力加速度大小为g,该天体表面的重力加速度大小为g',弹簧的劲度系数为k,根据简谐运 动的对称性有k·4A-mg=mg,k·2A-mg'=mg',可得g= ,g'= ,可得 =2。设该天体的半径为R,在星球 第1讲　描述运动的基本概念 表面,有G =m0g,G =m0g',联立可得 = ,选项C正确。 一题多解     小球处于平衡位置时kx=mg,其中k为弹簧的劲度系数,x等于振幅,结合图(b)可知g地=2g天。设该天体的 半径为R,则地球的半径为nR,由m0g=G ,M=ρ· πr3,可得g= πGρr,则 = = =2,可知 = ,选 项C正确。 第1讲　描述运动的基本概念 4.[多选题][2025海南,12]一绝缘的固定倾斜斜面,斜面倾角为30°,空间中存在沿斜面向下的匀强电场, 电场强度为E= 。质量为m的物块M、N用一根不可伸长的轻绳绕过滑轮连接,M带正电,电荷量为q, N不带电,N一端与弹簧连接,弹簧另一端固定在地面上,劲度系数为k。初始时有外力作用使M静止在斜 面上,轻绳恰好伸直,使M从静止释放,第一次到达最低点的时间为t,不计一切摩擦,重力加速度为g。则  ( )   　BD     A.释放时M的加速度为2g B.M下滑的最大速度为  C.M下滑的最大距离为  D.M下滑的距离为 时,所用时间为  第1讲　描述运动的基本概念 解析　初始时,弹簧弹力等于物块N的重力,弹簧处于压缩状态,由kx1=mg,可得x1= ,释放物块M时,弹 簧弹力不会突变,对M、N整体,根据牛顿第二定律有Eq+mg sin 30°-mg+kx1=2ma,可得释放时M的加速 度为a=g,A错误;当M、N的加速度为零时,M的速度最大(破题关键),设此时弹簧的伸长量为x2,对M、N 整体,根据平衡条件有Eq+mg sin 30°=kx2+mg,解得x2= ,由于x1=x2,可知弹簧弹性势能不变,从初始到 速度最大过程,根据动能定理得Eq(x1+x2)+mg sin 30°·(x1+x2)-mg(x1+x2)= ·2m -0,联立解得M下滑的最 大速度为vm= ,B正确;以M速度最大位置为原点,沿斜面向上为正方向,在该点下方,M、N所受的 合外力与位移的关系满足F合=kΔx-(Eq+mg sin 30°-mg)=kΔx-mg=k(Δx-x2)=-kx,同理,在该点上方, M、N 所受的合外力与位移的关系也满足F合=-kx,可知M、N做简谐运动,其振幅A=x1+x2= ,M下滑的最大 距离应为2A= ,C错误;根据题意,M、N做简谐运动的周期T=2t,从释放开始计时,M做简谐运动偏离 第1讲　描述运动的基本概念 平衡位置的位移随时间变化的表达式为x=A cos  t'= ·cos  t',当下滑距离为 时,有A- =  cos  t',可得t'= ,即M下滑的距离为 时,所用时间为 ,D正确。故选B、D。 一题多解     C选项: M、N做简谐运动,刚释放M时,加速度a=g,根据简谐运动的对称性可知当M下滑到最大距离时,加速度 大小也为g,根据牛顿第二定律有k(x3-x1)+mg-Eq-mg sin 30°=2mg,解得M下滑的最大距离为x3= ,C错 误。 第1讲　描述运动的基本概念 考点2　单摆问题 5.[2022海南,4]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 　C     解析　由振动图像可知甲、乙两个单摆周期之比为T甲∶T乙=0.8 s∶1.2 s=2∶3。根据单摆周期公式T= 2π ,可得L= ,则甲、乙两个单摆的摆长之比为L甲∶L乙= ∶ =4∶9,故选C。 第1讲　描述运动的基本概念 6.[2025四川,5]如图所示,甲、乙、丙、丁四个小球用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上,从左至右摆长 依次增加,小球静止在纸面所示竖直平面内。将四个小球垂直纸面向外拉起一小角度,由静止同时释 放。释放后小球都做简谐运动。当小球甲完成2个周期的振动时,小球丙恰好到达与小球甲同侧最高 点,同时小球乙、丁恰好到达另一侧最高点。则 ( ) A.小球甲第一次回到释放位置时,小球丙加速度为零 B.小球丁第一次回到平衡位置时,小球乙动能为零 C.小球甲、乙的振动周期之比为3∶4 D.小球丙、丁的摆长之比为1∶2 　C     第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨　     (1)确定周期之比:设甲周期为T甲,根据题意建立其他单摆的周期与T甲的关系。 (2)推导摆长之比:由T=2π 将周期之比转换为摆长之比。 (3)运动状态分析:根据周期和时间的关系,判断各单摆的小球位置(平衡位置或最高点)及动能、加速 度。 第1讲　描述运动的基本概念 解析     单摆模型中做简谐运动的物体加速度不可能为零,A错误;根据题图与T=2π 可知T甲<T乙<T丙<T丁,根据 题述位置关系可得2T甲= =T丙= ,解得T乙= T甲,T丙=2T甲,T丁=4T甲,小球丁第一次回到平衡位置所用时 间为 T丁= T乙,此时乙正好在平衡位置,小球乙动能最大,B错误;根据T乙= T甲得 = ,C正确;根据T丙∶ T丁=1∶2及T=2π 可得 = ,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 7.[2024浙江6月选考,9]如图所示,不可伸长的光滑细线穿过质量为0.1 kg的小铁球,两端A、B悬挂在倾 角为30°的固定斜杆上,间距为1.5 m。小球平衡时,A端细线与杆垂直;当小球受到垂直纸面方向的扰动 做微小摆动时,等效于悬挂点位于小球重垂线与AB交点的单摆①,则(重力加速度g取10 m/s2)( ) A.摆角变小,周期变大 B.小球摆动周期约为2 s C.小球平衡时,A端拉力为  N D.小球平衡时,A端拉力小于B端拉力 ①言之有“物”　找出等效摆长是关键。 　B     第1讲　描述运动的基本概念 题图解读　       根据单摆的周期公式T=2π 可知周期与摆角无关,选项A错误;A端拉力等于B端拉力(点拨:光滑细线 穿过小铁球,小铁球两侧细线与竖直方向夹角相等),平衡时对小球受力分析如图所示,可得2FA cos 30°= 第1讲　描述运动的基本概念 mg,解得FA=FB= =  N,选项C、D错误;根据几何知识可知摆长为l= =1 m,故周期为T =2π ≈2 s,选项B正确。   考情分析     　　本题将常规的单摆模型加以创新,借助穿过小球的光滑细线设置单摆模型,隐藏单摆的摆长,考生 应从题干条件中挖掘隐藏信息,进行相关求解、判断。在新高考中,这类题目将越来越多地出现。 第1讲　描述运动的基本概念 考点3　利用单摆测重力加速度 8.[2025浙江6月选考,14-Ⅱ]在用单摆测重力加速度的实验中,   (1)如图1所示,可在单摆悬点处安装力传感器,也可在摆球的平衡位置处安装光电门。甲同学利用力传 感器,获得传感器读取的力与时间的关系图像,如图2所示,可得单摆的周期为________s(结果保留三位 有效数字)。乙同学利用光电门,从小钢球第1次遮光开始计时,记下第n次遮光的时刻t,则单摆的周期为     1.31     第1讲　描述运动的基本概念 T=_________。   (2)丙同学发现小钢球已变形,为减小测量误差,他改变摆线长度l,测出对应的周期T,作出相应的l-T2关系 图线,如图3所示。由此算出图线的斜率k和横截距b,则重力加速度g=____________,小钢球重心到摆线 下端的高度差h=_______。(结果均用k、b表示) 　kb         4π2k     第1讲　描述运动的基本概念   图3 (3)丁同学用3D打印技术制作了一个圆心角等于5°、半径已知的圆弧槽,如图4所示。他让小钢球在槽 中摆动,测出其运动周期,算出重力加速度为8.64 m/s2。若周期测量无误,则获得的重力加速度明显偏离 实际值的主要原因是______________________________。   图4 　槽的摩擦阻力(意思对即可)     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)单摆在摆动过程中,一个周期两次经过最低点,此时摆线的拉力最大,相邻两次拉力最大的时 间间隔为 ,由题图2可知,起始值到终止值的时间为Δt=(7.653 0-1.127 7) s=6.525 3 s,又Δt=10× ,解得T 1≈1.31 s。对于乙同学的实验,小钢球从第1次遮光到第n次遮光的运动时间为 个周期,则有t= T, 解得周期为T= 。 (2)由题意可知,单摆的摆长为L=h+l,由单摆的周期公式得T=2π ,整理得T=2π ,变形得l= T2-h, 结合题图3可知,l-T2图线的斜率为k= ,解得g=4π2k,当T2=b时,l=0,则有0=kb-h,解得h=kb。 (3)由单摆周期公式T=2π 变形得g= ,算出的重力加速度明显小于实际值,可以分析得出产生误差 的主要原因是槽的摩擦力(点拨:由题图4可以看出圆弧槽半径远大于小钢球半径,小钢球半径对摆长的 影响并不是产生误差的主要原因)。 第1讲　描述运动的基本概念 解后复盘     第(1)问的关键点是正确解读测单摆周期的原理,对于甲同学:小钢球经过最低点时摆线拉力最大,相邻 两次经过最低点的时间间隔为半个周期;而对于乙同学:小钢球每经过最低点时遮光一次,相邻两次遮 光的时间间隔为半个周期。第(2)问的关键是结合单摆的周期公式,写出与题图3图像所对应的函数关 系式,然后由数形结合法分析图线斜率、截距的物理意义,进而求出重力加速度、小钢球重心到摆线下 端的高度差。第(3)问的关键是分析模型的特点,弄清产生实验误差的原因。 第1讲　描述运动的基本概念 强基计划 9.[中国科学技术大学强基计划]质量为m的物体通过劲度系数为k的轻质弹簧悬挂在天花板,其振动周 期为T,若将弹簧平均分为4段,用其中的一段悬挂质量为2m的物体,则物体的振动周期为多少? 答案     T 解析　由题意可知T=2π ,若将弹簧平均分为4段,则每一段的劲度系数变为4k,则用其中的一段悬挂 质量为2m的物体,则物体的振动周期为T'=2π = T。 第1讲　描述运动的基本概念 $