2027届新高考物理热点精准复习+机械振动

2027届新高考物理热点精准复习机械振动机械波[教师备选资源]考情分析简谐运动、振动图像2025·湖北卷·T9、2025·甘肃卷·T8、2025·江苏卷·T10、2024·甘肃卷·T5、2024·浙江1月选考·T10、2023·山东卷·T10、2022·河北卷·T16(1)、2022·重庆卷·T16(1)、2022·湖南卷·T16(1)机械波2025·云南卷·T7、2025·安徽卷·T2、2025·山东卷·T9、2025·重庆卷·T8、2025·河南卷·T8、2024·江西卷·T6、2024·江苏卷·T7、2024·湖南卷·T2、2024·山东卷·T9、2024·安徽卷·T3、2024·新课标卷·T6、2023·湖南卷·T3、2023·新课标卷·T14考情分析波的图像2025·海南卷·T5、2025·北京卷·T5、2025·广西卷·T13、2025·浙江1月选考·T12、2024·广东卷·T3、2024·全国甲卷·T34(1)、2023·全国甲卷·T34(2)、2022·全国甲卷·T34(1)、2022·浙江6月选考·T16、2022·辽宁卷·T3振动图像和波的图像2025·陕晋青宁卷·T8、2023·全国乙卷·T34(1)、2023·湖北卷·T7、2023·海南卷·T4、2022·山东卷·T9、2021·辽宁卷·T7、2021·山东卷·T10考情分析波的干涉、衍射和反射2025·湖南卷·T7、2025·黑吉辽蒙卷·T5、2025·四川卷·T2、2024·浙江1月选考·T15、2023·浙江6月选考·T11、2022·全国乙卷·T34(1)、2022·浙江1月选考·T15受迫振动、多普勒效应2025·广东卷·T1、2025·四川卷·T5实验：用单摆测量重力加速度2025·海南卷·T7、2024·湖北卷·T12、2023·新课标卷·T23备考策略1．掌握简谐运动的规律，理解单摆的周期公式，知道共振的条件及应用。2．理解振动图像和波的图像，能将二者结合起来分析振动规律。3．关注生活中有关机械波的现象，如干涉、衍射、多普勒效应等，了解共振筛、地震波、多普勒彩超原理。4．注重实验原理、实验操作、数据处理方法的复习，会用单摆测量重力加速度。第37课时机械振动[学习目标]

1．认识简谐运动，理解简谐运动的表达式和图像。2．知道单摆，理解并熟记单摆的周期公式。3．认识受迫振动，了解产生共振的条件及其应用。回归教材·双基过关1．简谐运动(1)定义：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________，物体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。平衡位置回复力(3)回复力①定义：做简谐运动的物体受到的指向________的力。②方向：总是指向________。③性质：属于____力。④来源：可以是某一个力，也可以是几个力的____或某个力的____。平衡位置平衡位置效果合力分力

－kx

(2)简谐运动的图像①从平衡位置开始计时：函数表达式为x＝______________，图像如图甲所示。②从最大位移处开始计时：函数表达式为x＝_____________，图像如图乙所示。

3．单摆(1)构成：细线的长度不可改变，细线的____与小球相比可以忽略，球的直径与细线的____相比也可以忽略，这样的装置就叫作单摆。(2)回复力：重力G沿圆弧____方向的分力。(3)运动规律：____很小时，单摆的振动可近似视为简谐运动。(4)周期：T＝________。质量长度切线摆角

4．受迫振动和共振(1)受迫振动①概念：系统在______作用下的振动。②特征：做受迫振动的物体的周期(或频率)等于______的周期(或频率)，而与物体的固有周期(或频率)____。驱动力驱动力无关(2)共振①概念：驱动力的频率等于振动物体的________时，物体做受迫振动的振幅达到最大值的现象。②共振的条件：驱动力的频率____固有频率。③共振的特征：共振时____最大。④共振曲线：f＝f0时，A＝Am，f与f0差别越大，物体做受迫振动的振幅____，如图所示。固有频率等于振幅越小1．易错易混辨析人教版选择性必修第一册“做一做”：如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂钢球。把钢球从平衡位置向下拉一段距离A，放手让其运动。判断下列说法正误：

√√××2．(人教版选择性必修第一册改编)如图所示，弹簧振子在B、C间振动，O为平衡位置，BO＝OC＝5cm。若振子从B到C的运动时间是1s，则下列说法中正确的是(

)A．振子从B经O到C完成一次全振动B．振动周期是1s，振幅是10cmC．经过两次全振动，振子通过的路程是20cmD．从B开始经过3s，振子通过的路程是30cm√D

[振子从B→O→C仅完成了半次全振动，所以周期T＝2×1s＝2s，振幅A＝BO＝5cm，选项A、B错误；振子在一次全振动中通过的路程为4A＝20cm，所以在两次全振动中通过的路程为40cm，选项C错误；从B点开始经过3s，即经过时间

1.5T，所以振子通过的路程为30cm，选项D正确。]3．(人教版选择性必修第一册改编)一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线(振幅A与驱动力频率f的关系)如图所示，则(

)A．此单摆的固有周期为0.5sB．此单摆的摆长约为1mC．若摆长增大，单摆的固有频率会增大D．若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动√

考点深研·题型突破考点1

简谐运动的基本特征1．动力学特征：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．运动学特征：简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比，而方向相反，为变加速运动，远离平衡位置时，x、F、a、Ep均增大，v、Ek均减小，靠近平衡位置时则相反。

(2)如图乙所示，振子经过关于平衡位置O对称的两点P、P′(OP＝OP′)时，相对于平衡位置的位移大小相等，速度的大小、加速度的大小、回复力的大小、动能、势能相等。(3)如图乙所示，振子由P到O所用时间等于由O到P′所用时间，即tPO＝tOP′。振子在往复运动过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等，即tOP＝tPO。5．能量特征：振动的能量包括动能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，且振幅越大，能量越大。角度1简谐运动的运动学和动力学特征[典例1]

(多选)(2025·湖北卷)质量均为m的小球a和b由劲度系数为k的轻质弹簧连接，小球a由不可伸长的细线悬挂在O点，系统处于静止状态，如图所示。将小球b竖直下拉长度l后由静止释放。重力加速度大小为g，忽略空气阻力，弹簧始终在弹性限度内。释放小球b后(

)

√√

角度2简谐运动的周期性和对称性[典例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，则再过多长时间该振子第三次经过P点(

)A．1.0s B．2.4sC．0.8s D．2.2s√

考点2

简谐运动的表达式和图像1．简谐运动的表达式(1)简谐运动中位移随时间变化的表达式叫振动方程，一般表示为x＝Asin(ωt＋φ)。(2)从平衡位置开始计时，函数表达式为x＝Asinωt，从最大位移处开始计时，函数表达式为x＝Acosωt。2．简谐运动的图像(1)简谐运动的图像是一条正弦或余弦曲线，如图所示。(2)图像反映的是位移随时间的变化规律，随时间的增加而延伸，图像不代表质点运动的轨迹。3．图像信息(1)由图像可以得出质点振动的振幅、周期和初相。(2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移。(3)可以确定某时刻质点回复力、加速度的方向。(4)可以确定某时刻质点速度的方向。(5)可以比较不同时刻回复力、加速度的大小。(6)可以比较不同时刻质点的动能、势能的大小。

A．振捣棒做简谐运动的频率为50HzB．t＝0时刻，振捣棒的位移为1.5mmC．振捣棒在1s内通过的路程是600mmD．振捣棒的振动频率越高，混凝土颗粒的振动一定越剧烈√

角度2简谐运动的图像[典例4]

(多选)(2025·河北保定一模)如图甲所示，某弹簧振子在竖直方向上做简谐运动，其振动图像如图乙所示，下列说法正确的是(

)

√√

[教师备选资源](2024·浙江1月选考)如图1所示，质量相等的小球和点光源，分别用相同的弹簧竖直悬挂于同一水平杆上，间距为l，竖直悬挂的观测屏与小球水平间距为2l，小球和光源做小振幅运动时，在观测屏上可观测小球影子的运动。以竖直向上为正方向，小球和光源的振动图像如图2所示，则(

)A．t1时刻小球向上运动B．t2时刻光源的加速度向上C．t2时刻小球与影子相位差为πD．t3时刻影子的位移为5A√D

[以竖直向上为正方向，根据题图2可知，t1时刻，小球位于平衡位置，随后位移为负值，且位移增大，可知，t1时刻小球向下运动，故A错误；以竖直向上为正方向，t2时刻光源的位移为正值，光源振动图像为正弦式，表明其做简谐运动，根据F回＝－kx＝ma可知，其加速度方向与位移方向相反，位移方向向上，则加速度方向向下，故B错误；根据题图2可知，小球与光源的振动步调总是相反，由于影子是光源发出的光被小球遮挡后，在屏上留下的阴影，可知，影子与小球的振动步调总是相同，即t2时刻小球与影子相位

角度1单摆周期公式[典例5]

(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∶2√

角度2单摆振动图像[典例6]

(2025·河北秦皇岛一模)如图甲所示是一个单摆，摆球在竖直面做小角度摆动，摆球经过平衡位置时的速度大小为v，设摆球向右运动为正方向，图乙是这个单摆的振动图像，由此可知(

)A．该单摆振动的频率为0.8HzB．振动方程为x＝－4cos(2.5πt)cmC．t＝0时，摆球速度大小为vD．t＝0.2s时，摆球加速度为零√

角度3等效摆长问题[典例7]

(2024·浙江6月选考)如图所示，不可伸长的光滑细线穿过质量为0.1kg的小铁球，两端A、B悬挂在倾角为30°的固定斜杆上，间距为1.5m。小球平衡时，A端细线与杆垂直；当小球受到垂直纸面方向的扰动做微小摆动时，等效于悬挂点位于小球重垂线与AB交点的单摆，重力加速度g取10m/s2，则(

)

√

考点4

受迫振动和共振1．简谐运动、受迫振动和共振的关系比较项目简谐运动受迫振动共振受力情况受回复力受驱动力作用受驱动力作用振动周期或频率由系统本身性质决定，即固有周期T0或固有频率f0由驱动力的周期或频率决定，即T＝T驱或f＝f驱T驱＝T0或f驱＝f0项目简谐运动受迫振动共振振动能量振动系统的机械能不变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(小摆角)机械工作时底座发生的振动共振筛、声音的共鸣等2．对共振的理解(1)共振曲线：如图所示，横坐标为驱动力频率f，纵坐标为振幅A，它直观地反映了驱动力频率对某固有频率为f0的振动系统做受迫振动时振幅的变化，由图可知，f与f0越接近，振幅A越大；当f＝f0时，振幅A最大。(2)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能量交换。[典例8]如图所示，一竖直圆盘转动时，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由弹簧和小球组成的振动系统。当圆盘静止时，小球振动的频率为4Hz。现使圆盘以600r/min的转速匀速转动，经过一段时间后达到稳定，下列说法正确的是(

)A．稳定后小球振动的周期为0.25sB．稳定后小球振动的周期为0.1sC．使圆盘以900r/min匀速转动，稳定后小球振动的振幅比原来大D．使圆盘以300r/min匀速转动，稳定后小球振动的振幅比原来小√B

[由题意可知，小球和弹簧组成的系统的固有频率为4Hz，则其固有周期为0.25s，圆盘转速为600r/min，则圆盘转动的频率为10Hz，周期为0.1s，圆盘转动使小球做受迫振动，故稳定后小球振动的周期与驱动力的周期一致，为0.1s，故A错误，B正确；圆盘转速为900r/min时，驱动力频率为15Hz，与小球的固有频率相差比原来更大，故稳定后小球振动的振幅比原来小，圆盘转速为300r/min时，驱动力频率为5Hz，和固有频率相差比原来小，故稳定后小球振动的振幅比原来大，故C、D错误。]课时数智作业(三十七)机械振动题明：第1～7题，每小题4分；第8～11题，每小题5分；本试卷共48分。1．(2025·江苏宿迁一模)某电视节目上一男子表演“狮吼功”——用声音震碎玻璃杯。关于这一现象，下列说法中正确的是(

)A．声音频率越低越容易震碎玻璃杯B．声音频率越高越容易震碎玻璃杯C．需要很大的音量才能震碎玻璃杯D．在适当的频率下无需很大的音量就能震碎玻璃杯√11D

[发生共振的条件是驱动力的频率等于物体的固有频率，用声音震碎玻璃杯是声音的频率与玻璃杯的固有频率相等，使玻璃杯发生共振，从而使玻璃杯碎裂，与音量的大小无关。故选D。]题号13524687910112．(多选)(2024·贵州卷)如图所示，一玻璃瓶的瓶塞中竖直插有一根两端开口的细长玻璃管，管中一光滑小球将瓶中气体密封，且小球处于静止状态，装置的密封性、绝热性良好。对小球施加向下的力使其偏离平衡位置，在t＝0时由静止释放，小球的运动可视为简谐运动，周期为T。规定竖直向上为正方向，则小球在t＝1.5T时刻(

)题号1352468791011A．位移最大，方向为正B．速度最大，方向为正C．加速度最大，方向为负D．受到的回复力大小为零√题号1352468791011√AC

[小球做简谐运动，则小球在t＝1.5T时刻的状态与在t＝0.5T时刻的状态相同，由题意可知t＝0时，小球的速度为0，位移最大，方向为负，则t＝0.5T

时，小球的速度为0，位移最大，方向为正，A正确，B错误；由F＝－kx可知，t＝0.5T时，小球受到的回复力最大，方向为负，由牛顿第二定律可知，此时小球的加速度最大，方向为负，C正确，D错误。]题号13524687910113．(2025·陕西西安一模)一单摆做简谐运动。若图a中的正弦曲线为摆球偏离平衡位置的位移x与时间的关系图像，图b与图a中横轴的单位相等，则图b中的y可能代表(

)A．摆球的速度B．摆球向心加速度的大小C．摆球的回复力D．摆球的重力势能√题号1352468791011C

[由单摆运动特点知，位移为零时，单摆处于平衡位置，此时回复力为零，做简谐运动的加速度为零，速度大小最大，重力势能最小，因为题图a为位移—时间图像，当位移为零时，速度大小最大，而题图b对应时刻是零，故A错误；向心加速度大小只有正值没有负值，而题图b有负值，故B错误；单摆回复力F＝－kx，可知回复力方向与位移方向时刻相反，且回复力大小与位移大小成正比，结合题图a和题图b可知C符合题意，故C正确；因为题图a为位移—时间图像，当位移为零时，单摆处于最低点，所以重力势能最小，与题图b零时刻不符合，故D错误。]题号13524687910114．(2024·福建卷改编)某质点在竖直方向上做简谐运动，取竖直向上为正方向，其振动图像如图所示，则以下说法正确的是(

)A．振幅为2cmB．频率为2.5HzC．0.1s时速度为0D．0.2s时加速度方向竖直向下√题号1352468791011

题号13524687910115．(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(

)题号1352468791011A．0.2rad/s，1.0m B．0.2rad/s，1.25mC．1.26rad/s，1.0m D．1.26rad/s，1.25m√题号1352468791011

题号13524687910116．(人教版选择性必修第一册改编)把一个筛子用四根弹簧支撑起来，筛子上装一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这就做成了一个共振筛，如图1所示。该共振筛的共振曲线如图2所示。已知增大电压，可使偏心轮转速提高；减少筛子质量，可增大筛子的固有频率。在某电压下偏心轮的转速是60r/min。下列说法正确的是(

)题号1352468791011A．共振筛的固有周期是0.8sB．仅适当增加电压可以增大筛子的振幅C．仅适当减小筛子的质量可以增大筛子的振幅D．当前驱动力的周期与地面附近摆长为1m的单摆周期很接近√题号1352468791011

题号13524687910117．(2025·北京房山一模)如图甲所示，一单摆做小角度摆动，从某次摆球由左向右通过平衡位置时开始计时，相对平衡位置的位移x随时间t变化的图像如图乙所示。不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，π2≈10。下列说法正确的是(

)题号1352468791011A．单摆的摆长约为2.0mB．从t＝1.5s到t＝2.0s时间内，摆球的动能逐渐增大C．从t＝0.5s到t＝1.0s时间内，摆球所受回复力逐渐增大D．单摆的位移x随时间t变化的关系式为x＝8sin(2πt)cm√题号1352468791011

题号13524687910118．(2025·北京顺义一模)如图所示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变化的关系为a＝4sin(2.5πt)m/s2。下列说法正确的是(

)题号1352468791011A．手机振动的周期T＝2.5sB．t＝0.4s时，弹簧弹力为零C．t＝0.2s时，手机位于平衡位置上方D．从t＝0.4s至