第2章 机械振动 章末素养能力提升（PPT课件）-【未来密码】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册关键能力提升同步课件（人教版）

该高中物理课件系统梳理了机械振动的核心知识，涵盖简谐运动的回复力、位移表达式、周期等概念，通过知识导航填空题夯实基础，结合简谐运动周期、力与运动关系、等效单摆三个探究主题，构建从概念到应用的知识网络。 其亮点在于以问题导入驱动科学探究，如通过弹簧振子速度变化分析周期培养科学推理能力，结合“弹簧公仔”实例深化运动和相互作用的物理观念，典例与对标训练分层设计，帮助学生巩固知识，助力教师精准复习教学。

章末素养能力提升 定标-关键能力与核心素养 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 考情揭秘 直击能力 定标素养 基本考查点 知道简谐运动的概念,理解简谐运动的表达式和图像； 知道什么是单摆,熟记单摆的周期； 理解受迫振动和共振的概念，了解产生共振的条件。 观察现象，分析过程，提取信息，提出问题，具备分析、判断和质疑能力； 能多角度的分析和思考问题，具备发散思维能力； 能分析问题，理清过程，选准公式，数学演算，合理推理，具备一定的运算能力； 能通过抽象概括，抓住本质，去伪存真，合理简化，构建模型，具备创新能力； 能理论结合实际，具备解决实际问题的能力。 建立以事实为依据，通过推演和实验相结合，严谨的对待问题，以物理学视角说明科学观念的形成； 能多维度的辩证分析问题，具备自洽和互洽的意识； 通过信息提取和分析论证，形成正确的思维探究习惯； 合理简化，正确建模，提高建模能力。 分析生活中常见运动，形成正确的运动观。 重点及难点 理解简谐运动的表达式和图像，能从动力学和能量两个角度加以分析； 掌握单摆回复力的特点和周期性，知道如何用单摆测量当地重力加速度； 掌握受迫振动的特点和产生共振的条件，会使用规律解决实际问题。 题型及难度 选择题为主，涉及单摆实验题； 难度中等。 2 知识导航 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 【答案】-kx　- 　Asin(ωt+φ)　平衡位置　最大　一次全振动　单位时间　 　位移　时间　弹力　圆弧切线方向的分力　5°　2π 　 　逐渐减小　周期性驱动力　驱动力的频率　f固 3 探究1　简谐运动的可能周期 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 【问题导入】   如图，弹簧振子以O点为平衡位置，在B、C两点间做简谐运动，在t＝0时刻，振子从O、B间的P点以速度v向B点运动；在t＝0.20 s时，振子速度第一次变为－v；在t＝0.50 s时，振子速度第二次变为－v。 【思考与讨论】 (1)根据上述信息，你能推算出弹簧振子振动周期T吗？ (2)若B、C之间的距离为25 cm，你能推算出振子在4.00 s内通过的路程吗？ (3)若B、C之间的距离为25 cm，从振子经过平衡位置时开始计时，你能出弹簧振子位移表达式，并画出弹簧振子的振动图像吗？ 4 【典例1】 探究1　简谐运动的可能周期 【必备知识】简谐运动的对称性和周期性. 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 (教材改编题)如图所示,一个质点在平衡位置O点附近做简谐运动,a、b为振动过程中的最大位移处,若从质点通过O点开始计时,经过1 s质点第一次经过M点,再继续运动,又经过  s质点第二次经过M点,则质点的振动周期为(　　)   5 【关键能力】 探究1　简谐运动的可能周期 【答案】A 【解题思路】 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 6 【探究总结】 探究1　简谐运动的可能周期 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 7 【探究总结】 探究1　简谐运动的可能周期 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 8 【对标训练1】 探究1　简谐运动的可能周期 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 一质点在平衡位置O点附近做简谐运动,若从过O点开始计时,经过5 s小球第一次经过M点,再继续运动,又经过2 s它第二次经过M点,该小球做简谐运动的周期可能是(　　) 10 s B. 18 s C. 24 s D. 30 s 9 探究1　简谐运动的可能周期 【答案】C 【解题思路】 【易错提醒】振子可能开始运动的方向向左,也可能开始运动的方向向右,所以要结合简谐运动的对称性和周期性分析两种情况. 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 10 【问题导入】 探究2　力与简谐运动 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 如图所示为一款玩具“弹簧公仔”，该玩具由头部、轻弹簧及底座组成，已知公仔头部质量为m，弹簧劲度系数为k，底座质量为0.5m。某同学轻压公仔头部至弹簧弹力为2mg时，由静止释放公仔头部，此后公仔头部在竖直方向上做简谐运动。重力加速度为g，弹簧始终在弹性限度内。 11 探究2　力与简谐运动 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 【思考与讨论】 根据上述信息，你能推算出释放公仔头部瞬间的加速度大小吗？ 该同学认为弹簧恢复原长时，公仔头部的速度最大，你同意他的观点吗？理由？ 你能推算出公仔头部做简谐运动的振幅吗？ 该同学认为公仔头部运动至最高点时底座对桌面的压力为零，你同意他的观点吗？理由？ 12 【典例2】 探究2 力与简谐运动 【必备知识】弹簧振子位移的概念及弹簧振子的特点. 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动   如图所示,将质量m=100 g的平台A连接在劲度系数k=200 N/m的弹簧上端,弹簧下端固定在地面上,形成竖直方向的弹簧振子,在A的上方放置质量也为m的物块B,使A、B一起上下振动,弹簧原长为5 cm.A的厚度可忽略不计,重力加速度g取10 m/s2.   (1) 求平衡位置距地面的高度. (2) 当振幅为0.5 cm时,求B对A的最大压力大小. (3) 为使B在振动中始终与A接触,求振幅的最大值. 13 【关键能力】 探究2 力与简谐运动 【答案】(1) 4 cm　(2) 1.5 N　(3) 1 cm　　 【解题思路】 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 14 探究2 力与简谐运动 【探究总结】 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 1. 受力和运动特征 (1) 回复力F=-kx,“-”表示回复力的方向与位移方向相反,k是比例系数,不一定是弹簧的劲度系数. (2) 做简谐运动的物体的加速度大小与其位移大小成正比而方向相反,为变加速运动.远离平衡位置时,x、F、a均增大,v减小,靠近平衡位置时则相反. 2. 能量特征 简谐运动的能量包括动能Ek和势能Ep,简谐运动过程中,系统动能与势能相互转化,系统的机械能守恒.振幅越大,能量越大.远离平衡位置时,Ek减小,Ep增大;靠近平衡位置时则相反. 15 【对标训练2】 探究2 力与简谐运动 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 如图所示,一轻弹簧与质量为m的物体组成弹簧振子,物体在同一竖直线上的A、B间做简谐运动,O为平衡位置,C为AO的中点.已知C、O的高度差为h,弹簧的劲度系数为k,某时刻物体恰好以大小为v的速度经过C点并向上运动,重力加速度为g.则从此刻开始的半个周期内,物体(　　)   A. 动量的变化量为0 B. 回复力的冲量大小为2mv C. 重力做功为0 D. 重力做功为mgh 16 探究2 力与简谐运动 【答案】B 【解题思路】 【易错提醒】动量和回复力的冲量都是矢量,要考虑振子经过半个周期速度恰等值反向的特征,位置恰关于平衡位置对称. 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 17 探究3　等效单摆 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 【问题导入】 【思考与讨论】 如图所示的双线摆在垂直于纸面的平面内摆动，小球的质量为m、所带电荷量为＋q、半径为r，长为L的细线绝缘。 （1）根据上述信息，你能推算出该双线摆的等效摆长l′是多少吗？ （2）若在空间有竖直向下的电场强度大小为E的匀强电场，你能推算出该双线摆的等效重力加速度g′为多大吗？ （3）在（2）中，该双线摆的周期公式如何？ 18 【典例3】 探究3　等效单摆 【必备知识】等效摆长和等效重力加速度. 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动   如图所示,固定在天花板上等长的两根细线AO、BO长0.8 m,与水平平面夹角都为53°,下端拴着质量m=0.2 kg的小球(小球大小可忽略),使小球在垂直于纸面的竖直平面内摆动起来(g取10 m/s2,sin 53°≈0.8).   (1) 如果摆角θ<5°,求小球的摆动周期. (2) 如果小球在摆动中到达最低点时速度v=0.5 m/s,则此时两细线受到的拉力大小各为多少? 19 【关键能力】 探究3　等效单摆 【答案】(1) 1.6 s　(2) 均为1.3 N　　 【解题思路】 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 20 探究3　等效单摆 【探究总结】 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 21 【对标训练3】 探究3　等效单摆 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 如图甲所示,双线摆也是一种单摆,它的优点是可以把摆球的运动轨迹约束在一个确定的平面上.现把双线摆的其中一根悬线换成一根很轻的硬杆,组成一个“杆线摆”,如图乙所示,其中细线与轻杆的夹角为α.“杆线摆”可以绕着悬挂轴OO'来回摆动,杆与悬挂轴OO'垂直,其摆球的运动轨迹被约束在一个与水平面夹角为θ的倾斜平面内,轻杆长为L,重力加速度为g,则在摆角很小时“杆线摆”的周期为(　　) 22 探究3　等效单摆 【答案】A 【解题思路】 【易错提醒】本题中的“细线与轻杆的夹角为α”是干扰项,“杆线摆”的摆长即为轻杆长L,等效的重力加速度源于重力沿斜面的分力. 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 23 $