第2章 第3节 单 摆（课件PPT）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第一册同步导学案（鲁科版）

选择性必修第一册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 第3节　单　摆 选择性必修第一册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 学习目标 素养提炼 1.知道什么是单摆、单摆做简谐运动的条件及回复力的特点。 2.通过实验探究单摆的周期与摆长的关系。 3.知道单摆的周期与摆长、重力加速度的关系，会用单摆周期公式进行计算。 物理观念：单摆的周期、摆长 科学思维：单摆模型、简谐振动的条件 科学探究：探究单摆的周期与摆长的关系 选择性必修第一册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 必备知识 自主学习 关键能力 合作探究 课时作业 巩固演练 课堂检测 素养达标 选择性必修第一册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 质量 大小 理想化 一、单摆的振动 1．单摆：把一根不能伸长的细线上端固定，下端拴一个小球，线的______和球的______可以忽略不计，这种装置称为单摆。 2．单摆是一种________模型。 选择性必修第一册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 圆弧切线 正比 相反 简谐 3．单摆的回复力 (1)回复力的提供：如图所示，摆球的重力沿__________方向的分力。 (2)回复力的特点：在摆角很小的情况下，单摆所受回复力大小与摆球位移大小成______，方向与摆球位移方向______，即F＝－eq \f(mg,l)x。 (3)运动规律：在摆角很小的情况下，单摆的振动可近似视为______运动。 选择性必修第一册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 [思考] 结合单摆模型的特点想一想，下列装置能否视为单摆，为什么？ 提示：都不能。(1)中橡皮筋的伸缩不能忽略；(2)、(3)中乒乓球和大木球摆动时，空气阻力不能忽略。 选择性必修第一册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 控制变量法 越长 无关 二、单摆的周期 1．定性探究单摆的振幅、质量、摆长对周期的影响 (1)探究方法：______________。 (2)实验结论 ①摆长越长，周期______； ②单摆振动的周期与摆球质量和振幅______。 选择性必修第一册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 惠更斯 正比 反比 2．单摆的周期与摆长的关系 (1)提出：周期公式是荷兰物理学家________首先提出的。 (2)单摆周期(T)：T与摆长l的算术平方根成______，与重力加速度g的算术平方根 成______。公式：T＝__________。 2πeq \r(\f(l,g)) 选择性必修第一册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 × √ √ [判断正误] (1)单摆的振幅越大，周期越大。(　　) (2)单摆的周期与摆球的质量无关。(　　) (3)其他条件不变，摆线越长，单摆的周期越长。(　　) 选择性必修第一册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 要点一　单摆的回复力及运动规律 eq \a\vs4\al([探究导入])　(1)如图所示，小球和细线构成一个做简谐运动的单摆，运动过程中小球受到几个力的作用？什么力充当了小球振动的回复力？ (2)单摆的回复力是否就是单摆所受的合外力？单摆经过平衡位置时，回复力为零，合外力也为零吗？ 选择性必修第一册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 提示：(1)小球受两个力的作用：重力和细线的拉力。重力沿圆弧切线方向的分力G1＝mgsin θ提供了使摆球振动的回复力，如图所示。 (2)回复力不是合外力。单摆的运动可看作是变速圆周运动，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。所以单摆经过平衡位置时，回复力为零，但合外力不为零。 选择性必修第一册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 1．单摆的回复力 如图所示，重力G沿圆弧切线方向的分力G1＝mgsin θ是沿摆球运动方向的力，正是这个力提供了使摆球振动的回复力，所以回复力F＝G1＝mgsin θ。 选择性必修第一册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 2．单摆做简谐运动的推证 在θ很小时(理论值为＜5°)，sin θ≈tan θ＝eq \f(x,l)， G1＝Gsin θ＝eq \f(mg,l)x， G1方向与摆球位移方向相反，所以有回复力 F回＝G1＝－eq \f(mg,l)x＝－kx(k＝eq \f(mg,l))。 因此，在摆角θ很小时，单摆做简谐运动。 选择性必修第一册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 eq \a\vs4\al([典例1])　下列有关单摆运动过程中的受力，说法正确的是(　　) A．单摆运动的回复力是重力和摆线拉力的合力 B．单摆运动的回复力是重力沿圆弧切线方向的一个分力 C．单摆经过平衡位置时合力为零 D．单摆运动的回复力是摆线拉力的一个分力 [思路点拨]　回复力是按效果命名的，可以是某一个力，也可以是某个力的分力，还可以是