第二章 第三节 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（粤教版）

物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 第三节　单摆 物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 学习目标 核心素养 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．通过实验探究单摆周期与摆长之间的关系。 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有关计算。 1．物理观念：单摆的周期、摆长。 2．科学思维：图像法和类比法分析单摆的振动。 3．科学探究：探究影响单摆周期的因素。 物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 必备知识 自主学习 关键能力 合作探究 课堂检测 素养达标 课时作业 巩固演练 物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 [知识梳理] 一、单摆及其回复力 1.单摆组成：(1)长细绳；(2)______。 2．理想化要求 (1)细绳形变要求：细绳的______不可改变。 (2)质量要求：细绳质量与小球质量相比____________。 (3)细绳长度要求：绳长比物体的尺寸_________，物体可看作质点。 小球 长度 可以忽略 大很多 物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 (4)受力要求：摆动过程中物体所受阻力作用可以忽略。 为满足上述条件，实验时我们尽量选择密度大、_________的球和没有弹性的细绳。 3．理想化模型：单摆是实际摆的理想模型。单摆的运动也是往复运动。若单摆的摆角小于5°，单摆的摆动可近似看成____________。 4．单摆的回复力：摆球的重力沿____________方向的分力。 体积小 简谐运动 圆弧切线 物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 二、单摆的固有周期 1．影响单摆固有周期的因素 单摆的简谐运动周期与装置的____________有关，和外界条件无关，故单摆的简谐运动周期也叫作单摆的固有周期，其频率为固有频率。 2．周期公式：T＝_____________。 固有因素 2πeq \r(\f(L,g)) 物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 [自主评价] 1．判断正误 (1)单摆回复力的方向总是指向悬挂位置。( ) (2)单摆的回复力是由摆球重力的分力提供的。( ) (3)单摆的振幅越大周期越大。( ) (4)单摆的周期与摆球的质量无关。( ) × √ × √ 物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 2．情景思考 (1)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？ (2)把单摆从赤道处移至两极处时，要保证单摆的周期不变，应如何调整摆长？ 物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 提示：(1)都不能。橡皮筋的伸缩不能忽略；乒乓球和大木球摆动时，空气阻力不能忽略。 (2)两极处重力加速度大于赤道处重力加速度，由T＝2π eq \r(\f(L,g))知，应增大摆长，才能使周期不变。 物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 要点一　单摆的回复力 [情景探究]　(1)生活中，我们经常可见悬挂起来的物体在竖直平面内摆动，这样摆动的装置叫单摆，请举几例！ (2)试分析单摆的回复力由什么力提供？ 物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 提示：(1)生活中常常看到摆钟、荡船、秋千都在竖直平面内做摆动，理想情况下都可看成单摆模型。 (2)单摆的回复力是重力的切向分力，也是摆球沿运动方向的合力，即F＝mgsin θ＝mgeq \f(x,L)＝kx。 物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 1．单摆运动特点 (1)摆线以悬点为圆心做变速圆周运动，因此在运动过程中只要速度v≠0，沿半径方向都有向心力。 (2)摆线同时以平衡位置为中心做往复运动，因此在运动过程中只要不在平衡位置，轨迹的切线方向都有回复力。 物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 2．摆球的受力 (1)任意位置 如图所示，G2＝Gcosθ，F－G2的作用就是提供摆球绕O′做变速圆周运动的向心力；G1＝Gsinθ的作用是提供摆球以O为中心做往复运动的回复力。 物理·选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 (2)平衡位置 摆球经过平衡位置时，G2＝G，G1＝0，此时F应大于G，F－G提供向心力，因此，在平衡位置，回复力F回＝0，与G1＝0相符。 (3)单摆的简谐运动 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＝－eq \f(mg,L)x＝－kx(k＝eq \f(mg,L