第2章 第3节　单摆—2020-2021学年同步新教材鲁科版（2019）高中物理选择性必修第一册讲义

第3节　单摆 学习目标：1.[物理观念]知道单摆的振动是简谐运动．　2.[科学思维]掌握影响单摆周期的因素和周期公式．　3.[科学态度与责任]能够利用单摆周期公式解释与单摆相关的现象．　4.[科学探究]学会用单摆周期公式测定重力加速度的方法． 一、单摆的振动 1．单摆模型 把一根不能伸长的细线上端固定，下端拴一个小球，线的质量和球的大小可以忽略不计，这种装置叫作单摆． 2．单摆的回复力 (1)回复力的来源：摆球的重力沿圆弧切线方向的分力． (2)回复力的特点：在偏角很小时(通常θ<5°)，单摆所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成正比，方向总指向平衡位置，即F＝－x. (3)运动规律 单摆在偏角很小时做简谐运动，其振动图像遵循正弦函数规律． 二、单摆的周期 1．实验探究 (1)探究方法：控制变量法． (2)实验结论： ①单摆振动的周期与摆球质量无关． ②摆长越长，周期越大；摆长越短，周期越小． 2．周期公式 (1)公式：T＝2π. (2)单摆的等时性：单摆的周期与振幅无关． 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)单摆模型中对细线的要求是细线的伸缩可忽略，质量可忽略． (√) (2)单摆模型中对小球的要求是密度较大，其直径与线的长度相比可忽略． (√) (3)摆球质量越大，周期越长． (×) (4)摆动幅度越大，周期越长． (×) 2．关于单摆的运动，下列说法正确的是(　　) A．单摆摆球运动的回复力是摆线张力和重力的合力 B．单摆摆球经过轨迹上的同一点速度是相同的 C．单摆摆球经过轨迹上的同一点加速度是相同的 D．单摆摆球经过平衡位置时受力是平衡的 C　[摆球运动的回复力由重力沿圆弧切线方向的分力提供，A错；根据简谐运动的对称性可知摆球经过轨迹上的同一点时速度大小相等，方向可能相同，也可能不同，加速度的大小、方向都相同，故B错，C对；摆球经过平衡位置时，回复力为零，合外力不为零，并不平衡，所以D错．] 3.如图所示是一个单摆(θ＜5°)，其周期为T，则下列说法正确的是(　　) A．把摆球的质量增加一倍，其周期变小 B．摆球的振幅变小时，周期也变小 C．此摆由O→B运动的时间为 D．摆球B→O时，动能向势能转化 C　[单摆的周期与摆球的质量无关，A错误；单摆的周期与振幅无关，B错误；此摆由O→B运动的时间为，C正确；摆球B→O时，势能转化为动能，D错误．