12-第2章 三年高考模拟练（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高二物理选择性必修第一册（人教版）江苏北京专版

该高中物理单元复习课件系统梳理了简谐运动的核心知识，涵盖概念、弹簧振子与单摆模型、能量转化及周期公式等内容，通过“模型建构”提炼弹簧受力规律，结合跳跳人玩具、水平传送带滑块等实例分析，构建起理论与应用紧密联系的知识网络。 其亮点在于以高考模拟题为载体，注重科学思维培养，如将传送带摩擦力类比重力分析简谐运动，体现模型建构与科学推理，设计从基础判断到综合计算的分层练习，帮助学生巩固运动和相互作用观念，教师可借此精准把握学情，提升复习效率。

第二章 简谐运动 第1讲　描述运动的基本概念 三年高考模拟练 第1讲　描述运动的基本概念 应用实践 1.[2026陕西汉中模拟预测]如图甲为一款跳跳人玩具,用手缓慢按压跳跳人头部,放手后跳跳人就可以 跳起,将其等效为图乙所示的模型,其头部质量为m,底部质量为 ,连接头部和底部的轻弹簧劲度系数为 k,重力加速度大小为g,不计空气阻力,下列说法正确的是 ( ) A.从放手到刚要跳起,头部重力势能的增加量小于  B.从放手到跳起,弹簧减少的弹性势能等于跳跳人获得的动能 C.从放手到头部和底部速度相同,弹簧对头部做功和对底部做功的代数和 为零     D     D.若整个过程底部恰好不离开地面,则手将头部缓慢按压的距离为  第1讲　描述运动的基本概念 模型建构　     第1讲　描述运动的基本概念 解析     跳跳人玩具静置于地面时,设弹簧压缩量为x0,则kx0=mg,若整个过程底部不离开地面,头部将做简谐运动 (破题关键),设弹簧的最大伸长量为x1,则kx1= g,简谐运动的振幅为A=x0+x1= ,故下压最大距离为  ,D正确;从放手到刚要跳起(取临界情况,即恰好可跳起时),头部上升的距离为h=2A= ,头部重力 势能的增加量ΔEp=mgh= > ,A错误;从放手到跳起,弹簧减少的弹性势能等于跳跳人获得的动 能与重力势能之和,B错误;从放手到头部和底部速度相同,头部和底部的机械能都增加,所以弹簧对头 部和底部都做正功,即弹簧对头部做功和对底部做功的代数和一定大于零,C错误。故选D。 第1讲　描述运动的基本概念 2.[2026重庆沙坪坝期末]如图所示,足够大的光滑水平桌面上,一劲度系数为k的轻弹簧一端固定在桌面 左端,另一端与一质量为m的小球A拴接。开始时,小球A用细线跨过光滑的定滑轮连接相同小球B,桌面 上方的细线与桌面平行,系统处于静止状态,此时小球A的位置记为O。现用外力缓慢推小球A至弹簧处 于原长后释放,在小球A向右运动至最远点时细线断裂。已知弹簧振子的振动周期T=2π (其中m为振 子的质量,k为弹簧的劲度系数),弹簧的弹性势能Ep= kx2(x为弹簧的形变量),小球B距下方地面足够远, 重力加速度为g,空气阻力不计,弹簧始终在弹性限度内。则细线断裂后 ( )     C     A.小球A做简谐运动的振幅为  B.小球A第一次向右运动至最远点时到O点的距离为  C.小球A返回O点时速度大小为  D.从细线断裂开始计时,小球A第一次返回O点所用的时间为   第1讲　描述运动的基本概念 解析　当小球A静止于O位置时,此时弹簧弹力等于B球重力,弹簧伸长量x1= ,之后用外力缓慢推小球 A至弹簧处于原长后释放,设释放后A运动距离x2到最远点,此时vA=vB=0,此过程中由A、B和弹簧系统机 械能守恒得 k =mgx2,可解得x2= ,则小球A第一次向右运动至最远时离O点的距离为x2-x1= ,B错 误;小球A向右运动至最远点时细线断裂,小球A做简谐运动的平衡位置即弹簧处于原长时A所在的位 置,故振幅为x2= ,A错误;从最远点返回O点,由A和弹簧组成的系统机械能守恒得 k - k = mv2,得 v= ,C正确;从细线断裂到A第一次返回O点,即对应A做简谐运动从最大位移处运动到一半振幅处, 时间应为t= T= ·2π =  (易错点),D错误。故选C。 第1讲　描述运动的基本概念 3.[2025安徽模拟]如图所示,将质量为m、可视为质点的摆球A向左拉开一个很小的角度,然后由静止释 放。A球摆至最低点P处以速度v与静止在P处质量为1.5m、可视为质点的B球发生正碰,碰后B球以速 度0.7v沿光滑水平面向右运动,与距离为d的墙壁碰撞后以原速率返回,当B球重新回到位置P时,A球也 恰好碰后第一次回到P点,则下列说法正确的是 ( ) A.A球与B球的碰撞为弹性碰撞 B.A球与B球碰后,A球将向右运动     D     C.单摆的周期为  D.A球释放到达P经历的时间等于A球碰后返回到最高点的时间 第1讲　描述运动的基本概念 解析　若为弹性碰撞,根据动量守恒和机械能守恒有mv=mvA+1.5mvB, mv2= m + ×1.5m ,联立解得vB =0.8v,因vB=0.8v>0.7v,故A球与B球的碰撞为非弹性碰撞,故A错误;根据动量守恒有mv=mvA+1.5m×0.7v,解 得vA=-0.05v,故碰撞后A向左运动,故B错误;根据前面分析可知碰后A球的速度变小,故可知上升的最大 高度低于初始高度,故碰后A球的运动还是可以认为满足单摆运动条件,由题知,单摆周期等于B球碰后 再次返回原位置所用时间的2倍,则有T=2× = ,故C错误;根据单摆周期公式T=2π ,可知单摆周 期与振幅无关,所以A球释放到达P点经历的时间等于A球碰撞后返回到最高点的时间,故D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 4.[2026江苏扬州阶段测试]如图所示,水平传送带以某一速度沿顺时针方向匀速转动,劲度系数为k的轻 质弹簧一端固定在竖直墙壁上,另一端与一个质量为m的滑块相连,某时刻将弹簧拉伸到某处静止释放 滑块,当滑块向左运动的距离为L时(滑块未滑离传送带),速度减小为0,此时弹簧恰好恢复原长,此过程 中滑块与传送带之间因摩擦而产生的热量为Q,且该过程中滑块的速度始终小于传送带的速度。重力 加速度为g。下列说法中正确的是 ( ) A.滑块与传送带之间的动摩擦因数为  B.若只将滑块的初位置稍微左移,其他条件不变,滑块向左运动的时间将缩短 C.若只将传送带的速度增大为原来的2倍,其他条件不变,滑块向左运动的过程中,滑块与传送带之间因 摩擦而产生的热量变为2Q     A     D.由于摩擦力的作用,滑块将不能返回到出发点 第1讲　描述运动的基本概念 解析　滑块运动过程中的速度始终小于传送带的速度,则滑块受传送带的摩擦力一直向右且大小不变, 可以将弹簧看成竖直状态挂着滑块,传送带摩擦力看作重力(解题技法),由此可知,滑块将做简谐运动。 根据简谐运动规律,可知滑块将能返回到出发点,在出发点和向左运动的距离为L时回复力大小相等,因 此有μmg=kL-μmg,解得动摩擦因数为μ= ,A正确,D错误;若只将滑块的初位置稍微左移,其他条件不 变,则滑块运动过程中的速度仍始终小于传送带的速度,滑块仍做简谐运动,滑块受到的滑动摩擦力不 变,则滑块的平衡位置保持不变,滑块的振幅变小,周期不受影响,周期只与系统有关,与释放位置无关,可 知滑块向左运动的时间仍为滑块做简谐运动的半个周期,即滑块向左运动的时间不变,B错误;设滑块做 简谐运动的周期为T,传送带的速度为v,则根据功能关系有Q=μmg(v· +L),若只将传送带的速度增大为 原来的2倍,则滑块受到的滑动摩擦力不变,滑块做简谐运动的振幅不变,滑块向左运动的距离仍为L,滑 块向左运动的时间仍为 ,但滑块向左运动的这段时间内传送带运动的位移由v· 变为2v· ,则滑块与 第1讲　描述运动的基本概念 传送带之间因摩擦而产生的热量变为Q'=μmg(2v· +L)≠2Q,C错误。故选A。 名师点睛　　借助竖直方向的弹簧振子理解水平传送带上连接弹簧的滑块,将传送带对滑块的摩擦力 类比成重力,确定滑块在做简谐运动。根据简谐运动规律进一步分析。 第1讲　描述运动的基本概念 5.[2025江苏南通启东中学月考]如图甲所示,在水平地面上,有两个用轻质弹簧相连的物块A和B,它们的 质量均为m,弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g。 (1)现用一个力F向下压物块A,撤去F后B不会离开地面,求A物块速度最大时弹簧的形变量。 (2)将一个质量也为m的物体C从A的正上方一定高度h处由静止释放,如图乙所示,C和A相碰后立即粘在 一起。 ①求碰撞后的共同速度大小; ②之后在竖直方向做简谐运动的过程中,B对地面的最小弹力为 ,求C、A整体在运动过程中的最大 速度。(用m、g和k表示) 第1讲　描述运动的基本概念 答案    (1)     (2)① 　②   第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)当弹簧对A向上的弹力等于A的重力时,A的速度最大,则此时弹力大小为F'=mg 由胡克定律可得,此时弹簧形变量为Δx'= =  (2)①C从开始下落到与A碰撞前瞬间,有mgh= m  C与A碰撞后共速,由动量守恒定律可得mvC=2mv共 解得v共=    ②B对地面弹力最小时,C、A整体在简谐运动的最高点,此时弹簧伸长,弹力大小为  第1讲　描述运动的基本概念 即kx1= ,得x1=  C、A整体运动到平衡位置时,速度最大 此时有kx2=2mg,得x2=  从最高点到平衡位置,根据能量守恒有 2mg(x1+x2)= ×2m +  解得vm=   一题多解　　振幅A=x1+x2= ,从最高点到平衡位置,由动能定理有 kA2= ×2m ,得vm=  。 第1讲　描述运动的基本概念 6.[2026北京海淀阶段测试]摆,是物理学中重要的模型之一。如图甲所示,一根不可伸长的轻软细绳的 上端固定在天花板上的O点,下端系一个摆球(可看作质点)。将其拉至A点后由静止释放,摆球将在竖直 面内的A、C之间来回摆动,其中B点为运动中的最低点。忽略空气阻力。             (1)图乙所示为绳中拉力F随时间t变化的图线,求: a.摆的振动周期T。 b.摆的最大摆角θm。 (2)摆角θ很小时,摆球的运动可看作简谐运动。(提示:弧度制下,当θ很小时,有sin θ≈θ) 第1讲　描述运动的基本概念 a.请证明当摆角θ很小时,摆球的运动为简谐运动。 b.某同学发现他家中摆长为0.993 m的单摆在小角度摆动时,周期为2 s。他又查阅资料发现,早期的国 际计量单位都是基于实物或物质的特性来定义的,称为实物基准,例如质量是以一块1 kg的铂铱合金圆 柱体为实物基准。于是他想到可以利用上述摆长为0.993 m的单摆建立“1 s”的实物基准。请判断该 同学的想法是否合理,并说明理由。 (3)一种检测微小振动的装置原理如图丙所示:用三根长为L的轻杆做成桁架,其中顶点A和B分别接在竖 直和水平墙面上,杆AB与竖直方向的夹角为α,再在另一顶点处固定一质量为m的摆球P,摆球P连同杆 AP和BP可以绕转轴AB无摩擦摆动。求摆球P做小角度振动时的固有周期T。 答案    (1)a.2.16 s    b.60°    (2)a.见解析    b.见解析    (3)2π  第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)a.小球在最低点时绳的拉力最大,在一个周期中小球有两次经过最低点,由题图乙可知周期T= 2.16 s b.小球在A点时绳的拉力最小,有mg cos θm=1.225 N 小球在B点时绳的拉力最大,有4.9 N-mg=m  小球从A点到B点,由动能定理有mg(L-L cos θm)= mv2 联立解得θm=60° (2)a.设摆球运动到某一位置P时摆线与竖直方向的夹角为θ 摆球重力沿圆弧切线方向的分力为沿振动方向的合力,F合=mg sin θ 设P点距离最低点的位移为x,当θ很小时,有sin θ≈θ= ≈  第1讲　描述运动的基本概念 又因为当θ很小时,F合的方向与位移方向相反,所以F合=- x=-kx 即当摆角θ很小时,摆球的运动为简谐运动。 b.不合理,①单摆周期公式为T=2π ,但不同地区的纬度、海拔高度不同,g值不同;②单摆是一个理想 化的模型,现实中不存在。 (3)摆球P做小角度振动时,实际是围绕AB的中点做简谐运动,如图所示   其等效摆长为L'=L cos 30°= L 第1讲　描述运动的基本概念 等效重力为G'=mg sin α 等效重力加速度g'=g sin α 摆球P做小角度振动时的固有周期T=2π =2π  知识迁移　　本题以教材中常见的单摆为立意命题,考查对单摆模型的理解、等效单摆问题,关键是读 懂题意,将常规模型的分析方法进行迁移,求解创新问题,对学生的理解、分析、推理能力提出了较高 要求。 第1讲　描述运动的基本概念 $