2.3 单摆（学案）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理选择性必修第一册（粤教版2019）

|YJ物理选择性必修第一册|XINKECHENG XUEAN A.该图像的坐标原点是建在小球的平衡位置 2cm（ ∩(cm B.从图像可以看出小球在振动过程中是沿t 2 cm( 0.X204060 →1m/s 轴方向移动的 C.为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的 探究： 位移，让底片沿垂直x轴方向匀速运动 (1)记录用笔P做什么运动？ D.图像中小球的疏密显示出相同时间内小球 (2)若匀速拉动纸带的速度为1m/s,作出P 位置变化快慢不同 的振动图像。 2.(2021·广东高考)如图所示，一个轻质弹簧下端 挂一小球，小球静止。现将小球向下拉动距 离A后由静止释放，并开始计时，小球在竖直 方向做简谐运动，周期为工。经时间，小球从 最低点向上运动的距离 含（选填“大 于”“小于”或“等于”)：在时刻，小球的动能 (选填“最大”或“最小”)。 3.在心电图仪、地震仪等仪器工作过程中，要进 行振动记录。如图甲所示是一个常用的记录 方法，在弹簧振子的小球上安装一支记录用 笔P,在下面放一条白纸带。当小球振动时，匀 速拉动纸带（纸带速度与振子振动方向垂直），笔 就在纸带上画出一条曲线，如图乙所示。 课下请完成“四翼”检测评价（八） 第三节 单摆 1.知道什么是单摆，了解单摆的构造，单摆回复力的来源。 物理观念 2.知道单摆的周期公式。 科学思维 1.掌握单摆振动的特点，理解摆角很小时单摆的振动是简谐运动。 2.理解单摆的周期公式，会解决有关单摆周期的问题。 核心 科学探究 素养 实验探究影响单摆周期的因素。 导学 科学态度与责任 从单摆周期公式的角度理解摆钟的原理与校准。 |48 XINKECHENG XUEAN第二章机械振动 落实必备知识 预读教材·真一填学用然合 反货所学 情境创设·想一想 一、单摆 :1.单摆的认识 1.定义：悬挂物体的绳子的伸缩和质量可以忽略不计，绳 长比物体的尺寸大很多，物体可以看作质点，这样的装 置可以看作单摆。 徐皮筋 Lllillttltlttlitit 例 颈： 细细绕在柱上 垂直于纸摆动 2.单摆是一种理想化模型。单摆的摆角小于 ,单摆的摆动可近似看成 模型① 棋型② 模型③ 模型④ 棋型⑤ 3.单摆的回复力 能否视 (1)来源：重力mg沿圆弧切线方向的 为单摆 (2)大小：F= 微点拨 2.摆的等时性原理是指不论摆 实际做成的单摆，悬线的伸缩量越小，摆球的质量越大，体 钟摆动幅度（摆角小于5°时） 积越小，则越接近理想化的单摆。 大些还是小些，完成一次摆动 二、单摆的周期 的时间是相同的。请思考： 1.探究方法：利用 法分别研究可能会影响单 (1)是谁发现了摆的等时性原理？ 摆周期的因素：单摆摆长、小球质量、摆角等。 (2)摆动的振幅越大周期越大吗？摆 2.实验结论 锤的质量越大周期越大吗？ (1)在摆角很小的情况下，单摆的周期与小球质量和摆角 (3)摆钟摆动的周期与摆的长度有 无关。 关吗？ (2)单摆的周期大小与摆长的二次方根成正比，即T c√L。 3.周期公式：T= 单摆的简谐运动周期 与装置的固有因素有关，和外界条件无关，故单摆的简 谐运动周期也叫作单摆的 周期。 4.弹簧振子的简谐运动的周期和频率也是固有的，与弹 簧振子的 和振子质量有关。 [9剧学内容2 强化关键能力 新知学习（一）单摆的回复力及运动规律 [重点释解] [任务驱动] 1.单摆的回复力 如图所示，小球和细线构成一个单摆，运 动过程中小球受到几个力的作用？什么力充 (1)单摆受力：如图所示，受细线拉力 当了小球振动的回复力？ 和重力作用。 (2)向心力来源：细线拉力和重力沿径 向分力的合力，F向=F,-ngcos0。 铺了49 YJ物理选择性必修第一册|XINKECHENG XUEAN (3)回复力来源：重力沿圆弧切线方向的分力F: .…/方法技巧/. =mngsin0,提供了使摆球振动的回复力。 对于单摆的两点说明 2.单摆做简谐运动的推证 (1)所谓平衡位置，是指摆球静止时，摆线拉力 与小球所受重力平衡的位置，并不是指摆动过程中 如上图所示，单摆的回复力F=G1=mgsin0, 的受力平衡位置。实际上，在摆动过程中，摆球受力 在偏角很小时，sin入子，所以单摆的回复力 不可能平衡。 (2)回复力是由摆球受到的重力沿圆孤切线方 为F=一3x(式中x表示摆球偏离平衡位置 向的分力F=ngsin0提供的，不可误认为回复力是 重力G与摆线拉力T的合力。 的位移，l表示单摆的摆长，负号表示回复力 F与位移x的方向相反)，由此知回复力符合 [针对训练] F=一kx,故单摆做简谐运动。 1.(2022·珠海高二检测)振动着的单摆摆球，通过 3.单摆做简谐运动的规律 平衡位置时，它受到的回复力 () (1)单摆做简谐运动的位移随时间变