2027届高三物理一轮复习课件：简谐运动

该高中物理高考复习课件聚焦简谐运动专题，依据高考评价体系梳理了定义（F=-kx）、平衡位置与最大位移位置特征、对称性规律等核心考点，结合2024-2026年广东卷、北京卷等真题分析考点权重，归纳弹簧振子、蹦极模型等常考题型，构建系统备考框架。 课件亮点在于“真题解析+模型建构+素养提升”策略，如以弹簧压缩过程为例，通过受力分析和对称性规律培养科学思维，指导学生快速判断速度、加速度变化。特设易错点警示和变式训练，帮助学生掌握建模技巧，教师可据此精准突破高频考点，助力学生高效备战高考。

简谐运动 2027届高三物理一轮复习 一、教学目标 掌握简谐运动严格定义，能依据回复力F=-kx准确判断振动是否为简谐运动。 熟练区分简谐运动平衡位置、最大位移位置的速度、加速度、受力特点。 掌握简谐运动对称性规律，能利用对称快速解决极值、瞬间加速度、位移问题。 学会从复杂情景中提取简谐运动模型，提升建模能力。 简谐运动 1、定义：物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动，叫做简谐运动。 2、公式： 二、必备知识 3、平衡位置 物体所受合外力为零，速度达到最大值 易错：平衡位置≠弹簧原长 4、最远位置 振子偏离平衡位置距离最大的位置。 速度为零，加速度最大 最远 最远 平衡 A A 简谐运动 二、必备知识 例1 [2025·河北石家庄模拟] 如图所示，自由下落的小球下落一段时间后， 与弹簧接触，从它接触弹簧开始，到弹簧压缩到最短的过程中，则下列说 法正确的是( ) A.小球立即做减速运动 B.小球的加速度先增大后减小 C.小球所受的弹簧弹力等于重力时，小球速度最大 D.当弹簧处于最大压缩量时，小球的加速度方向向下 三、典型例题 刚接触 平衡位置 最远位置 分析过程 弹簧压缩到最短的过程中： [解析] 小球与弹簧接触后，一开始弹力小于小球重力，小球继续向下加 速运动，由牛顿第二定律，加速度 ，随着弹力的增大，小球的 加速度逐渐减小；当弹力等于小球重力时，加速度为0，小球的速度达到 最大；之后弹力大于小球重力，加速度 ，小球向下减速运动， 随着弹力的增大，小球的加速度逐渐增大；当小球运动到 最低点时，弹簧的压缩量最大，此时小球的加速度方向向 上，故选C. 变式[2026·北京卷]将蹦极运动简化为直线运动。如图所示，轻质弹性绳的一端固定在O点，另一端和人（视为质点）相连。人从a点静止下落，经b点时绳恰好伸直，到达最低点c后向上运动。假设整个过程弹性绳的弹力与伸长量成正比，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ） A．人运动到bc中点处速度最大 B．人在b点的加速度大于在c点的加速度 C．从b点到c点的过程中，人一直处于失重状态 D．从a点到c点的过程中，重力势能与弹性势能之和先减小后增大 三、典型例题 分析：将蹦极运动等效成小球落弹簧 等效 a b c 最低点 平衡位置，速度最大，加速度为零 d v a a 由于b点的速度不为零，由此可知平衡位置不在bc中点，根据对称性可知b点与d点的速度大小相等，故从b到c的过程中，速度先增后减，加速度先减后增 【解析】 A．人速度最大的位置在合力为零处，即重力与弹力平衡的位置（设为d点），此时mg=kx0（x0为b到d的距离）。 若人从b点静止释放，根据简谐运动对称性，最低点应在b点下方2x0处； 现人从a点下落，到达b点已有速度，故最低点c在b点下方大于2x0处，即bc>2x0。 bc中点处的伸长量Δx=bc/2>x0，此时弹力F=kΔx>kx0=mg，合力向上，人处于减速阶段，故速度最大位置在bc中点上方，故A错误； B．在b点，绳刚伸直，弹力为零，人只受重力，加速度ab=g 在c点，由A项分析可知伸长量bc>2mgk，弹力Fc=k⋅bc>2mg 根据牛顿第二定律Fc−mg=mac 可得mac>mg 即ac>g，所以c点加速度大于b点加速度，故B错误； C．从b点到c点，人先做加速度减小的加速运动mg>F，加速度向下，人处于失重状态，过平衡位置后做加速度增大的减速运动F>mg，加速度向上，人处于超重状态，故人先处于失重状态后处于超重状态，故C错误； D．对于人、地球和弹性绳组成的系统，只有重力和弹力做功，机械能守恒，从a点到c点的过程中，人的动能先增大后减小，所以重力势能与弹性势能之和先减小后增大，故D正确。 故选D。 三、典型例题 如图甲，用轻弹簧悬挂的手机在竖直方向做简谐运动， 点为平衡位置， 点为最高点， 点为最低点。手机上的传感器记录其竖直方向的加速度随 时间变化的曲线如图乙。已知手机质量为 ，振动周期为 ，最大加速度大 小为 ，重力加速度为 ，忽略空气阻力，以竖直向下为正方向。 下列说法正确的是（　　） A． 时，手机在 点 B． 过程中，手机运动的动能增大 C．手机运动的最大速度大小为 D． 时刻，弹簧弹力大小为 例2[2026·广东佛山三模] 【解析】 A． 时，加速度为向下的最大，可知手机在最高点P点，A错误； B． 过程中，手机从平衡位置O点向最低点Q运动，则动能减小，B错误； C．因a-t图像的面积等于速度的变化量，从P点开始运动到O点时速度最大，可知手机运动的最大速度大小大于 ，C错误； D． 时刻，手机在Q点，加速度为向上的am，则由牛顿第二定律 可得弹簧弹力大小为 ，D正确。 故选D。 例3[2026·河南新乡]如图所示，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跨过顶端轻质定滑轮的不可伸长的细绳静止在斜面体两侧，细绳与斜面平行。此外，两物块分别通过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 ，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．细绳的拉力大小不变 B．左侧小物块沿斜面做简谐运动 C．右侧小物块在最高位置的加速度小于其在最低位置的加速度 D．若 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不变 三、典型例题 【解析】A．未拉动左侧小物块时，两物体静止在斜面上，受力对称，左侧小物块受力如图所示。 斜面光滑，对小物块无摩擦力，弹簧处于原长，对小物块无弹力。 小物块受力平衡，可得绳子上的拉力 将左侧小物块沿斜面向下拉动 ，由于细绳不可伸长，右侧小物块会被向上拉动 ，根据胡克定律得，两侧弹簧的弹力均为 左侧小物块受力分析如图。沿斜面方向的合力 右侧小物块受力分析如图。 沿斜面方向的合力 由于两小物块用不可伸长的细绳连接，沿细绳方向的加速度大小相等，两小物块的质量相等，所以沿细绳方向的合力相等，即 解得 所以 可得细绳的拉力大小不变，故A正确； B．由A选项分析得，细绳的拉力大小不变，小物块沿运动方向的合力 两小物块静止不动时，弹簧为原长，此时小物块位置为平衡位置，可得即为小物块偏离平衡位置的位移大小。回复力与位移成正比，两侧小物块均沿斜面做简谐运动，故B正确； C．由B选项分析得，右侧小物块沿斜面做简谐运动，具有对称性，在最高位置的加速度等于其在最低位置的加速度，故C错误； D．若 增大，两侧小物块仍做简谐运动。根据简谐运动的周期公式 增大，不会导致 、 改变，所以简谐运动周期不变。 右侧小物块从最低位置运动到最高位置所用的时间为 ，所以时间不变，故D正确。 故选ABD。 1.[2024·广东卷] 如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端固定.木块 从弹簧正上方 高度处由静止释放.以木块释放点为原点，取竖直 向下为正方向.木块的位移为，所受合外力为，运动时间为 .忽 略空气阻力，弹簧在弹性限度内.关于木块从释放到第一次回到 原点的过程中，其图像或 图像可能正确的是( ) √ A. B. C. D. 四、练习巩固 [解析] 在木块下落 高度之前，木块所受合外力为木块的重力，保持不变， 即，当木块接触弹簧后，合外力，其中 为弹簧压缩 量且，图像如图甲所示，故B正确，A错误；在木块下落 高度之前，木块做自由落体运动，根据，知 图像为抛物线， 故D错误； 四、练习巩固 在的过程中，速度逐渐增大， 图像斜率逐渐增大，当木块接触 弹簧后到合外力为零前，木块的速度继续增大，所以 图像斜率继续 增大，从弹簧弹力开始大于木块的重力到最低点过程中 ,木块 所受合外力向上，木块速度减小，所以 图像斜率减小，到达最低点 后，木块向上运动，经过以上分析可知， 图像大致为如图乙所示， 故C错误. 四、练习巩固 2. (多选)[2025·甘肃卷] 如图，轻质弹簧上端固定，下端悬挂 质量为的小球，质量为的小球与 用细线相连，整个系 统处于静止状态.弹簧劲度系数为，重力加速度为 .现剪断细线， 下列说法正确的是( ) A.小球 运动到弹簧原长处的速度最大 B.剪断细线的瞬间，小球的加速度大小为 C.小球运动到最高点时，弹簧的伸长量为 D.小球运动到最低点时，弹簧的伸长量为 四、练习巩固 原长 最远位置（最高点） 最远位置（最低点） 平衡位置 A A 四、练习巩固 [解析] 剪断细线后，弹簧弹力大于的重力，则 先向上做加速运动，随 弹簧弹力的减小，向上的加速度减小，当加速度为零时速度最大，此时弹 力大小等于重力大小，弹簧处于拉伸状态，选项A错误；剪断细 线之前有，剪断细线瞬间弹簧弹力不变，则对 由牛 顿第二定律有，解得的加速度 ，选项B 正确； 四、练习巩固 剪断细线之前弹簧伸长量，剪断细线后 做简谐运动，在平衡位 置时弹簧伸长量，即振幅为 ，由对称性可知小 球运动到最高点时，弹簧伸长量为 ，选项C正确；由上述分析 可知，小球运动到最低点时，弹簧伸长量为 ，选项D错误. 四、练习巩固 3.[2024·安徽卷] 如图所示,竖直平面内有两完全相同的轻质弹簧,它们的一端分别固定于水平线上的M、N两点,另一端均连接在质量为m的小球上.开始时,在竖直向上的拉力作用下,小球静止于MN连线的中点O,弹簧处于原长.后将小球竖直向上.缓慢拉至P点,并保持静止,此时拉力F大小为2mg.已知重力加速度大小为g,弹簧始终处于弹性限度内,不计空气阻力.若撤去拉力,则小球从P点运动到O点的过程中(　) A.速度一直增大 B.速度先增大后减小 C.加速度的最大值为3g D.加速度先增大后减小 四、练习巩固 最远位置 平衡位置 小球从P点运动到 O点的过程中，速度增大，加速度减小 在P点撤去拉力时： 四、练习巩固 [解析] 缓慢拉至P点,保持静止,由平衡条件可知此时拉力F、重力和两弹簧拉力的合力为零,此时两弹簧的合力大小为mg.当撤去拉力,则小球从P点运动到O点的过程中两弹簧的拉力与重力的合力始终向下,小球一直做加速运动,故A正确,B错误;小球从P点运动到O点的过程中,弹簧形变量变小,且两弹簧拉力夹角增大,故弹簧在竖直方向的合力不断变小,故小球所受合外力一直变小,加速度的最大值为刚撤去拉力时的加速度,由牛顿第二定律可知2mg=ma,加速度的最大值为2g,故C、D错误. 四、练习巩固 五、课堂总结 1.简谐运动：F回=-kx 2.平衡位置：a=0，vmax 最大位移处：v=0，amax 3.核心方法：对称性 4.解题流程：情景建模→受力分析→判断条件→选用规律