2026届高考物理冲刺复习：机械振动

人教版（2019）选择性必修第一册2026届高考物理冲刺复习机械振动

机械振动机械波1.理解和掌握简谐运动的基本规律和图像。2.能够利用简谐运动的基本规律处理有关弹簧振子和单摆模型的有关问题。3.理解和掌握受迫振动和共振。学习目标金牌班主任

波的特点波的三要素波的特性波的图像波长（λ）波速（v）周期（T）图像结合机械波机械振动F

=kxx

=A

sinωt

振幅（A）周期（T）相位（φ）波的衍射）波的干涉）多普勒效应）机械振动与机械波联系振动规律三要素

两类振动一个图像两个模型

振动是波动的根源波动是振动的传播振动

波动

建构网络

纵览全章振动和波⑴定义：使物体返回到_________的力。⑵方向：总是指向__________。⑶来源：属于效果力，可以是某一个力，也可以是几个力的____或某个力的_____。考点一简谐运动的基本特征1.定义：物体在跟位移大小成正比并且总是指向________的回复力作用下的振动。2.平衡位置：物体在振动过程中_______为零的位置。3.回复力平衡位置回复力平衡位置平衡位置合力分力4.描述简谐运动的物理量物理量定义物义位移振幅周期频率相位

物理量间关系T、f、ω与振幅A无关。⑴⑵由平衡位置指向物体所在位置的有向线段。描述物体振动中某时刻的位置相对于平衡位置的位移。振动物体离开平衡位置的最大距离。描述振动的强弱和能量。振动物体完成一次全振动所需要的时间。描述振动的快慢。φ=ωt+φ0φ：描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态；φ0：初相位,描述计时时刻振子所处的状态。振动物体完成全振动的次数与所用时间之比。5.简谐运动的五个特征⑴运动学特征x=Asin(ωt+φ)⑵动力学特征或者F=-kx⑶能量特征：x、v、a均按正弦或余弦规律发生周期性变化。⑷周期性特征相隔T或nT

的两个时刻，振子处于同一位置且振动状态相同。系统的机械能守恒，振幅A不变。①相隔_____或_________(n为正整数)的两个时刻，振子位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等，方向相反。⑸对称性特征②如图所示，振子经过关于平衡位置O对称的两点P、P′(OP＝OP′)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等。考向一：简谐运动基本物理量的分析典题1(2024河北卷)如图所示，一电动机带动轻杆在竖直框架平面内匀速转动，轻杆一端固定在电动机的转轴上，另一端悬挂一紫外光笔，转动时紫外光始终竖直投射至水平铺开的感光纸上，沿垂直于框架的方向匀速拖动感光纸，感光纸上就画出了描述光点振动的x-t图像，已知轻杆在竖直面内长0.1m，电动机转速为12r/min，该振动的圆频率和光点在12.5s内通过的路程分别为(

)A.0.2rad/s，1.0mB.0.2rad/s，1.25mC.1.26rad/s，1.0mD.1.26rad/s，1.25mC

考向二：简谐运动的特征应用典题2

小球做简谐运动，若从平衡位置O开始计时，经过0.5s，小球第一次经过P点，又经过0.2s，小球第二次经过P点，小球第三次经过P点可能是(

)A.1.0sB.2.4sC.0.8s D.2.2sD●同一个简谐运动，x、F回、a、Ep、v、Ek都是周期性变化的。基本物理量：位移x和速度vx、F回、a、Ep同步变化v、Ek同步变化(大小)相反变化方法引领：简谐运动中物理量的联系F=-kxEp-x物理量的同步变化与异步变化●简谐运动中的能量变化分析时的突破口：

①位移最大时系统的能量体现为势能，动能为零；

②处于平衡位置时势能最小，动能最大。

6.简谐运动的两类模型模型弹簧振子单摆示意图

简谐运动条件回复力平衡位置周期能量转化(1)弹簧质量可忽略；(2)无摩擦等阻力；(3)在弹簧弹性限度内。(1)摆线为不可伸缩的轻细线；(2)无空气等阻力；(3)最大摆角小于5°。弹簧的弹力摆球重力沿摆线垂直(即切向)方向的分力弹簧处于原长处最低点与振幅无关弹性势能与动能的相互转化，机械能守恒。重力势能与动能的相互转化，机械能守恒。1.简谐运动的表达式⑴物义：图像表示做简谐运动的物体的_______随时间变化的规律，是一条正弦曲线,它随时间的增加而延伸，不代表质点运动的轨迹。

x：质点在t时刻相对于平衡位置的位移A：简谐运动的振幅T：简谐运动的周期φ0：初相位可得2.简谐运动的振动图像位移考点二简谐运动表达式和图像①判定振动的振幅A和周期T，如图所示。②任意时刻质点位移的大小和方向。③)判定某时刻质点的振动方向判断方法：考察下一时刻质点的位置⑵由简谐运动图像可获取的信息⑤比较不同时刻质点的势能和动能的大小：质点的位移越大，它所具有的势能越大，动能则越小。

④某段时间内位移、速度、加速度的变化情况先判断质点在这段时间内的振动方向，从而确定各物理量的变化。判断方法：考向一：从振动图获取信息典题3(多选)(2025八省联考河南卷)某简谐横波在t=0时刻的波形图如图所示。x=0处质点的位移为y=-4cm，x=0.7m处的质点P位于平衡位置且振动方向向下。已知该波的周期为1.2s，则(

)A.该波的波长为1.2mB.该波的波速为2m/sC.该波沿x轴正方向传播D.t=0.1s时刻，x=0处的质点位于平衡位置AD

考向二：根据条件写振动方程典题4(2024北京卷)图甲为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置。手机加速度传感器记录了手机在竖直方向的振动情况，以向上为正方向，得到手机振动过程中加速度a随时间t变化的曲线为正弦曲线，如图乙所示。下列说法正确的是

(

)A.t=0时，弹簧弹力为0B.t=0.2s时，手机位于平衡位置上方C.从t=0至t=0.2s，手机的动能增大D.a随t变化的关系式为a=4sin(2.5πt)m/s2D

如果细线的长度不可改变，细线的质量与小球相比可以忽略，球的直径与线的长度相比也可以忽略，这样的装置叫作单摆。1.定义2.平衡位置3.摆球向心力重力沿切线的分力提供回复力4.单摆的回复力指摆球静止时的位置。BAOPθG2G1TG考点三单摆及其周期公式摆角很小(<50)的单摆可认为做简谐运动。5.单摆做简谐运动的条件6.周期公式

(1)l为等效摆长，表示从悬点到摆球重心的距离。(2)g为当地重力加速度。7.单摆的等时性：单摆的振动周期取决于________和______________，与振幅和摆球质量______。

摆长l

重力加速度g

无关

①在不同星球表面：②当单摆处于超重或失重状态时，重力加速度为等效重力加速度。

设a为单摆系统整体竖直向上或竖直向下的加速度大小，则有g'=g+a和g'=g-a。

其中M为星球的质量，R为星球的半径。典题5(2024甘肃卷)某单摆的振动图像如图所示，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是(

)A.摆长为1.6m，起始时刻速度最大B.摆长为2.5m，起始时刻速度为零C.摆长为1.6m，A、C点的速度相同D.摆长为2.5m，A、B点的速度相同C

典题6正在修建的楼房顶上固定一根不可伸长的细线垂到窗沿下，某同学想应用单摆原理测量窗的上沿到房顶的高度，他先将线的下端系上一个小球，当小球静止时，细线恰好与窗子上沿接触且保持竖直，球在最低点B时，球心到窗上沿的距离为l=1m。现使小球在垂直于墙的竖直平面内做小角度摆动，如图所示，从小球第1次通过图中的B点开始计时到第21次通过B点共用时40s。当地重力加速度g值取π2m/s2，根据以上数据，求：(1)该单摆的周期；(2)房顶到窗上沿的高度h。

答案:(1)4s

(2)8m

C

1.固有振动和固有频率⑴定义：如果振动系统不受外力的作用，此时系统的振动叫做固有振动，其振动频率称为固有频率。⑵特点①无外力干预②频率为固有频率⑴定义：振动中克服摩擦、介质阻力做功，机械能减少，导致振幅不断衰减，直到振动停止，这样的振动称为阻尼振动。⑵特点：振幅衰减（生热或辐射）2．阻尼振动考点四受迫振动和共振3.受迫振动

⑴定义：物体在周期性的驱动力作用下的振动叫做受迫振动。⑵受力特点：阻力驱动力共存f迫=f驱，跟f固无关⑶频率特点：f迫=f驱，与物体自身的固有频率无关。⑷能量特点：

受迫振动中系统能量的转化做受迫振动的系统的机械能不守恒，系统与外界时刻进行着能量交换。4.共振

⑶共振曲线⑴共振⑵共振的条件当f驱＝f固时，受迫振动的振幅最大，

称共振现象。图象意义f驱＝f固实质：特殊的受迫振动f驱=

f固时，振幅有最大值；f驱与f固差别越大时，振幅越小。考向一：受迫振动和共振规律典题8(多选)如图甲所示，在一条张紧的绳子上挂了三个摆，a、c摆的摆长相同且小于b摆的摆长。当a摆振动的时候，通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力，使其余各摆也振动起来。图乙是c摆稳定以后的振动图像，重力加速度为g，不计空气阻力，则(

)A.a、b、c单摆的固有周期关系为Ta=Tc<TbB.b、c摆振动达到稳定时，c摆振幅较大C.达到稳定时b摆的振幅最大D.由图乙可知，此时b摆的周期Tb小于t0AB

考向二：生活中的受迫振动和共振典题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.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