第二章　章末综合提升 课件-2027版高中物理人教版选择性必修第一册

现代文阅读Ⅰ把握共性之“新”打通应考之“脉”第二章机械振动章末综合提升巩固层·知识整合主题1思想方法——用类比法分析简谐运动与圆周运动做简谐运动的物体相对于平衡位置的位移x与时间t的关系可用正弦函数x＝Asin(ωt＋φ)来表示。式中的ω在学习匀速圆周运动时出现过，表示匀速圆周运动的圆频率。那么，简谐运动与匀速圆周运动有什么联系呢？提升层·主题探究如图所示，质点m从p点开始，以角速度ω绕圆心O做半径为A的匀速圆周运动，建立直角坐标系xOy，Op连线与y轴正方向夹角为φ。因为质点m经过t时间后与圆心的连线Om和y轴正方向的夹角等于ωt＋φ，所以质点m在x轴上的投影m′相对于圆心O的位移x就等于Asin(ωt＋φ)。即x＝Asin(ωt＋φ)。

√

主题2专题归纳——简谐运动与力、能量的综合【典例2】

(简谐运动中的超重与失重)卡车在水平道路上行驶，货物随车厢底板上下振动而不脱离底板，设货物的振动为简谐运动，车不动，货物静止位置为平衡位置，以向上的位移为正，其振动图像如图所示，在图像上取a、b、c、d四点，则下列说法正确的是(

)A．a点对应的时刻货物对车厢底板的压力最小B．b点对应的时刻货物对车厢底板的压力最大C．c点对应的时刻货物对车厢底板的压力最小D．d点对应的时刻货物对车厢底板的压力小于货物重力√思路点拨：本题是简谐运动模型和超重、失重模型的综合应用，解题关键是根据x-t图像判断位移正负，分析加速度的方向，加速度向上为超重，加速度向下为失重。A

[a点对应的时刻，货物的位移为正向最大，根据简谐运动的特征得知，其加速度为负向最大，即向下最大，货物处于失重状态，根据牛顿运动定律得知，其对车厢底板的压力小于货物的重力。b、d点对应的时刻，货物的位移为0，其加速度为0，根据牛顿运动定律得知，货物对车厢底板的压力等于货物的重力。c点对应的时刻，货物的位移为负向最大，根据简谐运动的特征得知，其加速度为正向最大，即向上最大，货物处于超重状态，根据牛顿运动定律得知，其对车厢底板的压力大于货物的重力。故A正确，B、C、D错误。]【典例3】

(简谐运动中的动量与能量)如图甲所示，金属小球用轻弹簧连接在固定的光滑斜面顶端。小球在斜面上做简谐运动，到达最高点时，弹簧处于原长状态。取沿斜面向上为正方向，小球的振动图像如图乙所示。则(

)A．弹簧的最大伸长量为2cmB．t＝0.2s时，弹簧的弹性势能最大C．t＝0.2s到t＝0.6s内，小球的重力势能逐渐减小D．t＝0到t＝0.4s内，回复力的冲量为0√思路点拨：解答本题应抓住以下关键点：(1)t＝0时刻，即小球处于平衡位置时，弹簧处于伸长状态。(2)小球到达最高点时，弹簧处于原长状态，说明小球在平衡位置时弹簧的伸长量等于振幅，即2cm。(3)小球到达最低点时，弹簧伸长量最大，等于2倍振幅。C

[小球运动到最低点时弹簧的伸长量最大，等于2倍振幅，所以弹簧的最大伸长量为4cm，A错误；t＝0.2s时小球在最高点，弹簧处于原长状态，弹簧弹性势能为0，B错误；t＝0.2s到t＝0.6s内，小球由最高点运动到最低点，小球的重力势能逐渐减小，C正确；t＝0和t＝0.4s时刻，小球的速度大小相等，方向相反，根据动量定理得0～0.4s内回复力的冲量不为0，D错误。]主题3物理模拟——单摆的应用【典例4】(多选)惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器，叫摆钟，摆钟运行的速率由钟摆控制。旋转钟摆下端的螺母可以使摆上的圆盘(可视为质点)沿摆杆上下移动，如图所示，以下说法正确的是(

)A．当摆钟不准确时需要调整圆盘的位置B．摆钟快了应使圆盘沿摆杆上移

C．由冬季变为夏季时应使圆盘沿摆杆上移D．把摆钟从福建移到北京应使圆盘沿摆杆上移√√AC

[当摆钟不准确时需要调整圆盘的位置，从而改变摆长L，以达到调节摆钟周期的目的，A正确；摆钟快了，说明摆动周期变小，则必须使圆盘下移，才能调准，B错误；由冬季变为夏季时，温度升高，则由热胀冷缩可知，摆杆变长，应使圆盘沿摆杆上移，才能保持周期不变，C正确；摆钟从福建移到北京，重力加速度增大，应使圆盘沿摆杆下移，才能保持周期不变，D错误。]题末综合测评(二)机械振动√(满分：100分)一、单项选择题：本题共5小题，每小题6分，共30分，在每小题给出的四个选项中，只有一项最符合题目要求。1．关于简谐运动的回复力，下列说法正确的是(

)A．简谐运动的回复力可能是恒力B．做简谐运动的物体的加速度方向与位移方向可能相同C．简谐运动中回复力的公式F＝－kx中k是弹簧的劲度系数，x是弹簧的长度D．做简谐运动的物体每次经过平衡位置回复力一定为0D

[根据简谐运动的定义可知，物体做简谐运动时，回复力为F＝－kx，k是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数，x是物体相对平衡位置的位移，不是弹簧长度，因x是变化的，回复力不可能是恒力，故A、C错误；回复力方向总是与位移方向相反，根据牛顿第二定律，加速度的方向也必定与位移方向相反，故B错误；做简谐运动的物体每次经过平衡位置回复力一定为0，故D正确。]题号135246879102．(人教版P55“做一做”改编)如图所示，架子上面的电动机向下面的两组弹簧—钩码系统施加周期性的驱动力，使钩码做受迫振动。改变电动机的转速可以调整驱动力的频率。接通电源，使钩码做受迫振动，改变电动机的转速，下列说法正确的是(

)A．电动机转速增大时，钩码振动的频率增大B．电动机转速增大时，钩码振动的幅度增大C．钩码振动的振幅与电动机转速无关D．钩码振动的频率和电动机转速无关√题

[由于钩码做受迫振动，因为受迫振动的频率等于驱动力频率，电动机转速增大时，驱动力频率增大，则钩码的振动频率也随之增大，故A正确，D错误。当驱动力频率等于钩码的固有频率时，系统达到共振，振幅最大；若驱动力频率小于固有频率，随着驱动力频率增大，振幅增大；反之，当驱动力频率大于固有频率时，随着驱动力频率增大，钩码振动的振幅减小，故B、C错误。]题/p>

√题/p>

题号135246879104．如图所示，一质点在a、b间做简谐运动，O是它振动的平衡位置。若从质点经过O点开始计时，经3s，质点第一次到达M点，再经2s，它第二次经过M点，则该质点的振动图像可能是(

)√题

BC

D

题/p>

√题/p>

题、多项选择题：本题共2小题，每小题8分，共16分。每小题有多项符合题目要求，全部选对的得8分，选对但不全的得4分，有选错的得0分。6．甲、乙两位同学利用假期分别在两个地方做“用单摆测重力加速度”实验，回来后共同绘制了T2-l图像，如图(a)中A、B所示，此外甲同学还顺便利用其实验的单摆探究了受迫振动，并绘制了单摆的共振曲线，如图(b)所示，那么下列说法正确的是(

)题．单摆的固有周期由摆长和所处环境的重力加速度共同决定B．由图(a)分析可知A图线所对应的实验地点重力加速度较大C．由图(b)可知，甲同学探究受迫振动的单摆摆长约为8cmD．如果甲同学增大摆长，他得到的共振曲线的峰值将向左移动√题

题/p>

√题

题、非选择题：本题共3小题，共54分。8．(15分)某研究性学习小组设计了如图甲所示的实验装置，利用单摆测量当地的重力加速度，将一倾角可调的光滑斜面固定在水平面上，将小球通过摆线固定在斜面上，摆线与斜面始终保持平行，小球静止在斜面上时测得摆线长度为L。已知斜面倾角为θ＝30°。题1)以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有________(填字母)。A．摆线要选择较轻、无伸缩性，并且适当长一些的B．摆球尽量选择质量较大、体积较小的C．为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相对平衡位置时有较大的偏角AB题2)测量单摆周期时，在摆球某次通过最低点时，按下停表开始计时，同时数“0”，当摆球再次通过最低点时数“1”，依此类推，当数到“50”时，停表停止计时，读出这段时间t，则该单摆的周期为________。

题3)改变摆线长度，测量出多组周期T、摆线长L的数值后，画出T2-L图像如图乙所示，测得此图像斜率为k，则当地重力加速度的表达式为g＝________。(4)T2-L图像不过坐标原点的原因是________________________________，该原因对(3)中g的测量值________(选填“有”或“没有”)影响。

忽略了摆球半径，使摆长测量值偏小没有

题/p>

题号135246879109．(19分)如图甲所示，轻弹簧上端固定，下端系一质量为m＝1kg的小球，小球静止时弹簧伸长量为10cm。现使小球在竖直方向上做简谐运动，从小球在最低点释放时开始计时，小球相对平衡位置的位移随时间t变化的规律如图乙所示，重力加速度g取10m/s2。(1)写出小球相对平衡位置的位移随时间的变化关系式；(2)求出小球在0～12.9s内运动的总路程和t＝12.9s时刻的位置；(3)小球运动到最高点时加速度的大小。题/p>

题/p>

题/p>

10．(20分)如图所示，一个半径为R的凹槽，该槽是圆柱体侧表面的一部分。MN、PQ为圆柱表面的母线，MN＝PQ＝L，在其一端的最低处有一小孔B。一半径略小于