第2章 第5节 分层训练能力提升-【优学精讲】2026-2027学年高中物理选择性必修一同步课件（教科版）

该高中物理课件聚焦机械振动核心内容，涵盖阻尼振动、受迫振动及共振现象，通过单摆、弹簧振子等模型，结合洗衣机振动、汽车过减速带等实例导入，从基础概念到实际应用，构建递进式学习支架，帮助学生梳理知识脉络。 其特色在于采用分层训练设计，从基础对点练到综合提升题，融入科学思维与物理观念。例如通过单摆阻尼振动周期分析、共振现象在汽车减震中的应用，培养学生分析问题能力。学生能深化理解，教师可实现分层教学，提升课堂效率。

分层训练 能力提升 1 基础对点练 题组1　阻尼振动 1．一单摆做阻尼振动，则在振动过程中(　　) A．振幅越来越小，周期也越来越小 B．振幅越来越小，周期不变 C．在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变 D．振动过程中，机械能不守恒，频率减小 B 4 5 6 7 8 1 9 10 12 11 2 3 分层训练 能力提升 13 单摆做阻尼振动过程中，振幅逐渐减小，振动的能量也在减少，即机械能不守恒，通过某一位置的机械能越来越小，由于周期不变，则频率不变，故C、D错误。 4 5 6 7 8 1 9 10 12 11 2 3 分层训练 能力提升 13 2．(多选)将测力传感器接到计算机上可以测量快速变化的力，将单摆挂在测力传感器的探头上，测力探头与计算机连接，用此方法测得的单摆摆动过程中摆线上拉力的大小随时间变化的曲线如图所示，g取10 m/s2。某同学由此图像提供的信息做出了下列判断，其中正确的是(　　) A．摆球的周期T＝0.5 s B．单摆的摆长l≈1 m C．t＝0.5 s时摆球正经过最低点 D．摆球运动过程中周期越来越小 BC 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 分层训练 能力提升 13 解析：由题图可知，单摆两次拉力极大值的时间差为1 s，所以单摆的振动周期为2 s，A错误；     t＝0.5 s时摆线的拉力最大，所以摆球正经过最低点，C正确； 摆线拉力的极大值发生变化，说明摆球在最低点时的速度发生了变化，所以摆球做阻尼振动，振幅越来越小，由于周期与振幅无关，所以单摆的周期不变，D错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 分层训练 能力提升 13 题组2　受迫振动 3．(多选)下列说法正确的是(　　　) A．实际的振动必然是阻尼振动 B．在外力作用下的振动是受迫振动 C．阻尼振动的振幅越来越小 D．受迫振动稳定后频率与自身物理条件无关 ACD 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 分层训练 能力提升 13 解析：实际的振动，必须不断克服外界阻力做功而消耗能量，振幅会逐渐减小，必然是阻尼振动，A、C正确； 只有在周期性外力(驱动力)的作用下，物体所做的振动才是受迫振动，B错误； 受迫振动稳定后的频率由驱动力的频率决定，与自身物理条件无关，D正确。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 分层训练 能力提升 13 4．如图所示，两个弹簧振子悬挂在同一支架上，已知甲弹簧振子的固有频率为8 Hz，乙弹簧振子的固有频率为72 Hz，当支架在受到竖直方向且频率为9 Hz的驱动力作用做受迫振动时，则两个弹簧振子的振动情况是(　　) A．甲的振幅较大，且振动频率为8 Hz B．甲的振幅较大，且振动频率为9 Hz C．乙的振幅较大，且振动频率为9 Hz D．乙的振幅较大，且振动频率为72 Hz 解析：支架在竖直方向且频率为9 Hz的驱动力作用下做受迫振动时，甲、乙两个弹簧振子都做受迫振动，它们振动的频率都等于驱动力的频率9 Hz，由于甲的固有频率接近于驱动力的频率，所以甲的振幅较大。 B 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 分层训练 能力提升 13 A 5.如图所示的装置中，弹簧振子的固有频率是4 Hz。现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1 Hz，则把手转动的频率为 (　　) A．1 Hz B．3 Hz C．4 Hz D．5 Hz 解析：根据受迫振动的频率等于驱动力的频率知，A正确。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 分层训练 能力提升 13 题组3　共振现象及应用 6．一台洗衣机的脱水桶正常工作时非常稳定，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越剧烈，然后振动逐渐减弱，下列说法不正确的是(　　) A．洗衣机做的是受迫振动 B．正常工作时，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率大 C．正常工作时，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率小 D．当洗衣机振动最剧烈时，脱水桶的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率 C 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 分层训练 能力提升 13 解析：洗衣机在脱水桶的驱动下振动，属于受迫振动，故A正确； 切断电源后，脱水桶的转速减小，运转的频率减小，由题意可知运转的频率先接近固有频率，后远离固有频率，故正常工作时，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率大，故B正确，C错误； 当洗衣机振动最剧烈时，为共振，此时脱水桶的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率，故D正确。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 分层训练 能力提升 13 7．如图所示，汽车的车身与轮胎间装有弹簧和减震器，某车车身—弹簧系统的固有频率为1.5 Hz，当汽车匀速通过学校门口水平路面上间距为2 m的若干减速带时，下列说法正确的是(　　)  A．汽车行驶的速度越大，颠簸得越厉害 B．汽车行驶的速度越小，颠簸得越厉害 C．当汽车以0.75 m/s的速度行驶时，颠簸得最厉害 D．当汽车以3 m/s的速度行驶时，颠簸得最厉害 解析：根据v＝xf＝2×1.5 m/s＝3 m/s，可得当汽车以3 m/s的速度行驶时，过减速带的频率与汽车的固有频率相同，发生共振，汽车颠簸得最厉害。 D 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 分层训练 能力提升 13 8.《庄子》中记载了中国古代的乐器的各弦间发生的共振现 象。关于受迫振动与共振现象，下列说法正确的是(　　) A．仿古盥洗用的脸盆，用手摩擦盆耳，到一定节奏时会溅 起水花，这是共振现象 B．喇叭常放在音箱内是利用共振现象，受迫振动是共振的一种特殊情况 C．为消除共振现象，应使驱动力的频率与物体的固有频率相差越小越好 D．耳朵凑近空热水瓶口能听到嗡嗡的声音不属于共振现象 A 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 分层训练 能力提升 13 解析：仿古盥洗用的脸盆，用手摩擦盆耳，到一定节奏时会溅起水花，这是共振现象，A正确； 喇叭常放在音箱内是利用共振现象，做受迫振动的物体，当驱动力的频率与固有频率相等时，振幅最大的现象叫共振，所以共振是受迫振动的一种特殊情况，B错误； 根据共振条件可知，为消除共振现象，应使驱动力的频率与物体的固有频率相差越大越好，C错误； 热水瓶的空气柱有一定长度，对应一定的振动频率，符合此频率的声波信号因共振而绵延不绝，故总能听到嗡嗡的声音，空热水瓶口能听到嗡嗡的声音，属于共振现象，D错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 分层训练 能力提升 13 9．(多选)为了提高松树上松果的采摘率和工作效率，工程技术人员利用松果的惯性发明了用打击杆、振动器使松果落下的两种装置，如图甲、乙所示，则(　　) A．针对不同树木，落果效果最好的振动频率 可能不同 B．随着振动器频率的增加，树干振动的幅度 一定增大 C．打击杆对不同粗细树干打击结束后，树干的振动频率相同 D．振动器稳定工作后，不同粗细树干的振动频率相同 AD 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 分层训练 能力提升 13 解析：根据共振的条件，当振动器的频率等于树木的固有频率时产生共振，此时落果效果最好，而不同的树木的固有频率可能不同，针对不同树木，落果效果最好的振动频率可能不同，故A正确； 当振动器的振动频率等于树木的固有频率时产生共振，此时树干的振幅最大，则随着振动器频率的增加，树干振动的幅度不一定增大，故B错误； 打击结束后，树干做阻尼振动，阻尼振动的频率取决于树干的固有频率，振动过程中频率不变，粗细不同的树干固有频率不同，则打击结束后，粗细不同的树干的振动频率不同，故C错误； 树干在振动器的振动下做受迫振动，则稳定后，不同粗细树干的振动频率始终与振动器的振动频率相同，故D正确。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 分层训练 能力提升 13 10．下表记录了某受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系，若该振动系统的固有频率为f固，则(　　)     A．f固＝60 Hz B．50 Hz<f固<60 Hz C．60 Hz<f固<70 Hz D．以上三个都不对 解析：固有频率等于驱动力的频率时，振幅最大，固有频率越接近驱动力频率，振幅越大；表格中当驱动力频率为50 Hz和60 Hz时，振幅最大，说明固有频率在50 Hz到60 Hz之间，故B正确。 综合提升练 驱动力频率/Hz 30 40 50 60 70 80 受迫振动振幅/cm 10.2 16.8 27.2 28.1 16.5 8.3 B 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 分层训练 能力提升 13 D 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 分层训练 能力提升 13 解析：弹簧振子在把手作用下做受迫振动，因此振动周期等于驱动力的周期，等于T2，故A、B错误； 驱动力的周期与弹簧振子的固有周期越接近，振幅越大，由于T2>T1，欲使振幅增大，应使T2减小，即转速应增大，故C错误，D正确。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 分层训练 能力提升 13 12.(多选)如图所示，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上 的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架下 面系着一个弹簧和小球组成的固有周期为2 s的振动系统。 现使圆盘以频率f匀速转动，经过一段时间后，小球振动 达到稳定。下列判断正确的是(　　) A．f＝1 Hz时，小球振动的周期为2 s B．f＝0.25 Hz时，小球振动的周期为4 s C．f越大，小球振动的振幅就越大 D．小球振动的振幅最大时，f一定为0.5 Hz BD 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 分层训练 能力提升 13 当f＝0.5 Hz时，小球振动的周期为2 s，与弹簧和小球组成的系统的固有周期相等，此时小球产生共振，振幅最大，故C错误，D正确。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 分层训练 能力提升 13 13．(8分)火车在铁轨上行驶，每经过一次接轨处会受到一次震动，使得车厢在弹簧上上下振动。弹簧自由振动n＝30个周期，所用时间t＝60 s，当火车以v＝50 m/s的速率行驶时，车厢的振幅最大。求： (1)弹簧自由振动的圆频率ω；(4分) 答案：π rad/s　 4 5 6 7 8 9 10 12 13 11 2 3 1 分层训练 能力提升 (2)相邻两个接轨处的长度x。(4分) 解析：当火车以v＝50 m/s的速率行驶时，车厢的振幅最大，则 x＝vT＝100 m。 答案：100 m 4 5 6 7 8 9 10 12 13 11 2 3 1 分层训练 能力提升 $