第二章4 单摆-2020-2021学年新教材高中物理选择性必修第一册新课标辅导【精讲精练】人教版（课件ppt)

第二章 机械振动 物理选择性 必修第一册 菜 单 4　单摆 第二章 机械振动 物理选择性 必修第一册 菜 单 [学业要求与核心素养] 1．知道什么是单摆，了解单摆运动的特点。 2．通过实验，探究单摆周期与摆长的关系。 3．知道单摆的周期与摆长、重力加速度的关系。 第二章 机械振动 物理选择性 必修第一册 菜 单 1．单摆 (1)如果细线的质量与小球相比可以______，球的直径与线的长度相比也可以忽略，这样的装置就叫做单摆。单摆是实际摆的_________模型。 (2)单摆的平衡位置：摆球_______时所在的位置。 一、单摆及单摆的回复力 忽略 理想化 静止 自主预习·基础落实 第二章 机械振动 物理选择性 必修第一册 菜 单 2．单摆的回复力 (1)回复力的来源：如图2－4－1所示，摆球的重力沿圆弧___________(填“切线方向”或“法线方向”)的分力提供回复力。 图2－4－1 切线方向 第二章 机械振动 物理选择性 必修第一册 菜 单 位移 平衡位置 (2)回复力的特点：在偏角很小时，sin θ≈eq \f(x,l)，所以单摆的回复力为F＝－eq \f(mg,l)x，即小球所受的回复力与它偏离平衡位置的_____成正比，方向总是指向________，单摆的运动可看成是简谐运动。 第二章 机械振动 物理选择性 必修第一册 菜 单 1．探究单摆的振幅、质量、摆长对周期的影响 (1)探究方法：__________法。 (2)实验结论 ①单摆振动的周期与摆球质量______。 ②振幅较小时周期与振幅__________。 ③摆长越长，周期越___；摆长越短，周期越__。 二、单摆的周期 控制变量 无关 无关 长 短 第二章 机械振动 物理选择性 必修第一册 菜 单 2．周期公式 (1)提出：周期公式是_________首先提出的。 (2)公式：T＝________，即T与摆长l的二次方根成______，与重力加速度g的二次方根成______。 惠更斯 正比 反比 2πeq \r(\f(l,g)) 第二章 机械振动 物理选择性 必修第一册 菜 单 1．判断下列说法的正误。 (1)单摆运动的回复力是重力和摆线拉力的合力。(×) (2)单摆经过平衡位置时受到的合力为零。(×) (3)制作单摆的摆球越大越好。(×) ［自我诊断］ 第二章 机械振动 物理选择性 必修第一册 菜 单 (4)若单摆的振幅变为原来的一半，则周期也将变为原来的一半。(×) (5)一个单摆在月球上摆动的周期大于其在地球上摆动的周期。(√) 第二章 机械振动 物理选择性 必修第一册 菜 单 2．一个理想的单摆，已知其周期为T。如果由于某种原因重力加速度变为原来的2倍，振幅变为原来的3倍，摆长变为原来的8倍，摆球质量变为原来的2倍，它的周期变为________。 答案　2倍 第二章 机械振动 物理选择性 必修第一册 菜 单 (1)单摆的回复力就是单摆所受的合外力吗？ 答案　(1)回复力不是合外力。单摆的运动可看做是变速圆周运动，其重力可分解为沿悬线方向的分力和沿圆弧切线方向的分力，重力沿圆弧切线方向的分力是使摆球沿圆弧振动的回复力。 知识点一　单摆的回复力和运动特征 ［问题探究］ 互动探究·素能培优 第二章 机械振动 物理选择性 必修第一册 菜 单 (2)单摆经过平衡位置时，回复力为零，合外力也为零吗？ 答案　(2)单摆经过平衡位置时，回复力为零，但合外力不为零。 第二章 机械振动 物理选择性 必修第一册 菜 单 1．运动规律 摆球以悬点为圆心做变速圆周运动，也是以平衡位置为中心的往复运动。 ［归纳升华］ 第二章 机械振动 物理选择性 必修第一册 菜 单 2．受力规律 (1)在运动过程中只要v≠0，半径方向一定有合力。 (2)在运动过程中只要不在平衡位置，小球一定受回复力。 (3)在平衡位置，回复力为零，小球的合力并不为零，还有合力提供圆周运动的向心力。 第二章 机械振动 物理选择性 必修第一册 菜 单 3．单摆做简谐运动的条件分析 如图2－4－2所示，在摆角很小时，摆球对O点的位移x的大小与θ角所对的弧长、θ角所对的弦都近似相等，因此sin θ≈eq \f(x,l)，所以单摆的回复力F＝G1＝mgsin θ＝eq \f(mg,l)x＝kx，其中k＝eq \f(mg,l)为一常数。考虑力F的方向与位移x的方向相反，所以有F＝－kx。 第二章 机械振动 物理选择性 必修第一册 菜 单 因此，在摆角θ很小时，