2027届新高考物理热点精准复习机械振动

【学习目标】1.知道简谐运动的概念，掌握简谐运动的特征，理解简谐运动的表达式和图像。 2.知道什么是单摆，熟记单摆的周期公式。 3.理解受迫振动和共振的概念，了解产生共振的条件。考点一简谐运动的基本特征考点二简谐运动的表达式和图像考点三单摆及其周期公式内容索引课时作业2027届新高考物理热点精准复习机械振动考点四阻尼振动、受迫振动和共振1.简谐运动：如果物体在运动方向上所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向_______________，这样的运动就是简谐运动。

2.平衡位置：物体在振动过程中____________为零的位置。

3.回复力(1)定义：使物体在_______________附近做往复运动的力。

(2)方向：总是指向_______________。

考点一简谐运动的基本特征平衡位置回复力平衡位置平衡位置4.简谐运动的特点－kx受力特点回复力F=________，F(或a)的大小与位移x的大小成_________，方向_________运动特点靠近平衡位置时，a、F、x都____________，v____________；远离平衡位置时，a、F、x都____________，v____________(均填“增大”或“减小”)

能量特点对同一个振动系统，振幅越大，能量越_________。在运动过程中，动能和势能相互转化，系统的机械能__________周期性特征对称性特征关于平衡位置O对称的两点，速度的大小、动能、势能、相对平衡位置的位移大小相等，由对称点向平衡位置O运动时用时相等正比相反减小增大增大减小大守恒

✕√✕简谐运动是最简单、最基本的振动，弹簧振子是一种典型的简谐运动。如图甲所示为一个以O点为平衡位置的水平方向的弹簧振子，在M、N两点间做简谐运动，图乙为这个弹簧振子的振动图像。下列说法中，正确的是(

)A.弹簧振子受重力、支持力、弹簧的弹力、回复力B.t=0.5s时，弹簧振子的位移为2.5cmC.0~1s时间内，弹簧振子的动能一直增加D.在t=1s与t=3s两个时刻，弹簧振子的回复力不相同例1D考向一简谐运动基本物理量的分析甲

乙

一弹簧振子做简谐运动，O为平衡位置，当t=0时刻，振子经过O点，t1=0.4s时，第一次到达M点，t2=0.5s时振子第二次到达M点，则弹簧振子的周期可能为(

)A.0.6s B.1.2sC.2.0s D.2.6s例2

考向二简谐运动的周期性与对称性

甲

乙A

考点二简谐运动的表达式和图像Asin(ωt＋φ)

相位初相位位移

例3

C(1)某时刻质点速度的大小和方向：曲线上各点切线的斜率的绝对值和正负分别表示各时刻质点的速度大小和方向，速度的方向也可根据下一相邻时刻质点的位移的变化来确定。(2)某时刻质点的回复力和加速度的方向：回复力总是指向平衡位置，回复力和加速度的方向相同。要点总结1.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，球的直径与细线的长度相比也可以忽略，这样的装置叫作单摆，如图所示。考点三单摆及其周期公式

摆长l重力加速度g无关1.单摆在任何情况下的运动都是简谐运动。(

)2.单摆的振动周期由摆球的质量和摆角共同决定。(

)3.当单摆的摆球运动到最低点时，回复力为零，所受合力为零。(

)✕✕✕一只单摆，在第一个星球表面上的振动周期为T1，在第二个星球表面上的振动周期为T2。若这两个星球的质量之比M1∶M2=4∶1，半径之比R1∶R2=2∶1，则T1∶T2等于(

)A.1∶1 B.2∶1 C.4∶1 D.8∶1例4

考向一单摆的周期A

例5

考向二类单摆模型B类单摆模型问题(1)类单摆模型①等效摆长：等效摆长l'不再是悬点到摆球球心的距离，而是指摆动圆弧的圆心到摆球重心的距离，摆动圆弧的圆心即为等效单摆的悬点。如图甲所示，小球(半径r≪R)在光滑圆弧轨道内的摆动可视为单摆，等效摆长l'=R。如图乙所示，等长的两根细线悬吊小球在垂直纸面的竖直平面内摆动，等效摆长l'=lcos

θ。要点总结

甲

乙

要点总结1.阻尼振动：由于实际的振动系统都会受到摩擦力、黏滞力等阻碍作用，振幅必然_____________，这种振动称为阻尼振动。

(1)阻尼振动的频率保持不变。(2)振动系统能量衰减的方式：①由于受到摩擦阻力的作用，振动系统的机械能逐渐转化为____________；②由于振动系统引起邻近介质中各质点的振动，使能量______________________。

2.受迫振动(1)概念：系统在驱动力作用下的振动。(2)振动特征：物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于____________的频率，与物体的固有频率_________。

考点四阻尼振动、受迫振动和共振逐渐减小内能向四周辐射出去驱动力无关3.共振(1)概念：当驱动力的频率等于物体的______________时，物体做受迫振动的振幅达到__________的现象。

(2)共振的条件：驱动力的频率等于物体的_______________。

(3)共振的特征：共振时___________最大。

(4)共振曲线(如图所示)。

f=f0时，A=_______，f与f0相差越大，物体做受迫振动的振幅____________。

固有频率最大固有频率振幅Am越小4.简谐运动、阻尼振动、受迫振动和共振的比较振动项目

简谐运动阻尼振动受迫振动共振受力情况受回复力受回复力和阻力受驱动力作用受驱动力作用振动周期、频率由系统本身性质决定，即固有周期T0和固有频率f0由系统本身性质决定，即固有周期T0和固有频率f0，与简谐运动相同由驱动力的周期和频率决定，即T=T驱，f=f驱T驱=T0，f驱=f0振动能量振动系统的机械能不变不断减小由产生驱动力的物体提供振动物体获得的能量最大常见例子弹簧振子或单摆(θ＜5°)受阻力的弹簧振子或摆球(θ＜5°)机械工作时底座发生的振动共振筛、声音的共鸣等1.物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率有关。(

)2.物体在发生共振时的振动是受迫振动。(

)3.驱动力的频率越大，物体做受迫振动的振幅越大。(

)4.物体做阻尼振动时，振动频率越来越小。(

)✕√✕✕很多高层建筑都会安装减震耗能阻尼器，用来控制强风或地震导致的振动。台北101大楼使用的阻尼器是重达660吨的调谐质量阻尼器，阻尼器相当于一个巨型质量块。简单说就是将阻尼器悬挂在大楼上方，它的摆动会产生一个反作用力，在建筑物摇晃时往反方向摆动，会使大楼摆动的幅度减小。关于调谐质量阻尼器，下列说法中，正确的是(

)A.阻尼器做的是阻尼振动，其振动频率大于大楼的振动频率B.阻尼器的振动频率取决于自身的固有频率C.阻尼器摆动后，摆动方向始终与大楼的振动方向相反D.阻尼器摆动幅度不受风力大小影响例6【解析】由题意可知阻尼器做受迫振动，振动频率与大楼的振动频率相同，A错误；阻尼器的振动频率取决于大楼的振动频率，与自身的固有频率无关，B错误；由题意可知，大楼对阻尼器的力与阻尼器对大楼的力为一对相互作用力，根据回复力F=－kx，可知阻尼器摆动后，摆动方向始终与大楼的振动方向相反，C正确；阻尼器的摆动幅度会受到风力大小的影响，D错误。C一个单摆做受迫振动，其共振曲线(振幅A与驱动力的频率f的关系)如图所示，则下列说法中，正确的是(

)A.此单摆的固有周期约为0.5sB.此单摆的摆长约为1mC.若摆长增大，单摆固有频率增大D.若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动例7

B课时作业答案速对第八单元第20讲机械振动题号1234567答案BDADDACBCD题号8910111213答案CCDBDA1.(多选)弹簧振子做简谐运动，下列说法中，正确的有(

)A.若位移为负，则速度和加速度必为正B.若位移为正，则加速度必为负，速度可正可负C.振子每次通过同一位置时，加速度和速度都相同D.振子每次通过同一位置时，加速度相同，速度不一定相同BD

AD

甲

乙D

AC

B6.(2025·四川卷)如图所示，甲、乙、丙、丁四个小球用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，从左至右摆长依次增加，小球静止在纸面所示竖直平面内。将四个小球垂直纸面向外拉起一小角度，由静止同时释放。释放后小球都做简谐运动。当小球甲完成2个周期的振动时，小球丙恰好到达与小球甲同侧最高点，同时小球乙、丁恰好到达另一侧最高点。则(

)A.小球甲第一次回到释放位置时，小球丙加速度为零B.小球丁第一次回到平衡位置时，小球乙动能为零C.小球甲、乙的振动周期之比为3∶4D.小球丙、丁的摆长之比为1∶2C

7.如图所示为甲、乙弹簧振子的振动图像，下列说法中，正确的是(

)A.两弹簧振子的初相位不同B.甲系统的机械能比乙系统的大C.甲、乙两个弹簧振子在前2s内加速度方向相反D.t=2s时，甲具有负方向最大速度，乙具有正方向最大位移【解析】由题图可知两弹簧振子的周期不相等，初相位相同，A错误；甲的振幅大，由于甲、乙两弹簧振子的质量、两个弹簧劲度系数未知，无法判断甲、乙两系统的机械能大小，B错误；甲、乙两个弹簧振子在前2

s内加速度方向相同，都沿x轴负方向，C错误；x－t图像斜率的绝对值表示速度大小，t=2

s时，甲图像斜率的绝对值最大，且斜率为负，甲具有负方向最大速度，由x－t图像可知此时乙具有正方向最大位移，D正确。D

C

甲

乙C

甲

乙D

B12.如图甲所示，在拉力传感器的下端竖直