第2章 课时4 单摆-（课件）2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第一册【南方凤凰台·5A新学案】人教版（安徽版）

第二章　机械振动 课时4　单摆 第1页 第二章　机械振动 5A新学案 物理 · 选择性必修第一册 必备知识·记忆理解 小球 细线 长度 忽略 忽略 忽略不 计 小于 分力 简谐 摆球质量 振幅 摆长 摆长 周期 振幅 D D 关键能力·分析应用 AC B 甲 99.93 9.86 B B A A Thank you for watching 第1页 第二章　机械振动 5A新学案 物理 · 选择性必修第一册 核心 目标 1. 知道单摆是一种理想化模型，理解单摆模型的条件，能将实际问题中的对象和过程转化为单摆模型． 2. 能判定单摆小角度摆动时的运动特点，能通过实验，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，能运用其解决相关问题. 要点笔记 要点1　单摆及单摆的回复力 1. 单摆 (1) 组成：________和________. (2) 单摆是一种理想模型，实际摆可视为单摆的条件： ① 细线形变要求：细线的________不可改变． ② 质量要求：细线的质量与小球相比可以________. ③ 细线长度要求：球的直径与线的长度相比也可以________. ④ 受力要求：与小球受到的重力及线的拉力相比，空气对它的阻力可以_______ _____. ⑤ 摆角要求：单摆在摆动过程中要求摆角________5°(填“大于”“小于”或“等于”)． 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________. (2) 回复力的特点：在偏角很小时，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＝－eq \f(mg,l)x. (3) 运动规律：单摆在偏角很小的时候做________运动． 要点2　单摆的周期 1. 影响单摆周期的因素 (1) 单摆的周期与____________、________无关． (2) 单摆的周期与________有关，________越长，________越大． 2. 周期公式 (1) 公式：T＝__________. (2) 单摆的等时性：单摆的周期与________无关的性质． 2πeq \r(\f(l,g)) 基础内化 1. 图中O点为单摆的固定悬点，现将摆球(可视为质点)拉至A点，此时细线处于张紧状态，释放摆球，摆球将在竖直平面内的A、C之间来回摆动，B点为运动中的最低位置，则在摆动过程中( ) A. 摆球在A点和C点处，速度为零，合力也为零 B. 摆球在A点和C点处，速度为零，回复力也为零 C. 摆球在B点处，速度最大，回复力也最大 D. 摆球在B点处，速度最大，细线拉力也最大 解析：摆球在摆动过程中，最高点A、C处速度为零，回复力最大，合力不为零；在最低点B处，速度最大，回复力为零，细线的拉力最大，D正确． 2. 发生下述哪一种情况时，单摆周期会增大( ) A. 增大摆球质量 B. 缩短摆长 C. 减小单摆振幅 D. 将单摆由山下移至山顶 解析：根据单摆周期公式T＝2π eq \r(\f(l,g))，周期与摆球质量和振幅无关，A、C错误；缩短摆长，周期变小，B错误；由山下移至山顶，g减小，T增大，D正确． 分类悟法 考向1　单摆的回复力 1. 如图所示，G1＝Gsin θ提供摆球以O为中心做往复运动的回复力.注意：回复力不是重力G与摆线拉力T的合力． 在θ很小(小于5°)时，因为sin 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. 因此，在摆角θ很小时，单摆做简谐运动，其振动图像遵循正弦函数规律，图像是正弦或余弦曲线． 2. 考查分析：要注意区别回复力与合力，能证明小角度时，单摆的回复力满足F＝－kx，因此证明是简谐运动． 　(多选)下列关于单摆的说法中正确的是( ) A. 单摆摆球从平衡位置运动到正向最大位移处的位移为A(A为振幅)，再运动到平衡位置时的位移为零 B. 单摆摆球的回复力等于摆球所受的合力 C. 单摆摆球的回复力是摆球重力沿圆弧切线方向的分力 D. 单摆摆球经过平衡位置时加速度为零 解析：简谐运动中的位移是以平衡位置作为起点，摆球在正向最大位移处时位移为A，在平衡位置时位移应为零，A正确；摆球的回复力由重力沿圆弧切线方向的分力提供，合力在摆线方向的分力提供向心力，B错误，C正确；摆球经过最低点(摆动的平衡位置)时回复力为零，但向心力不为零，所以合力不为零，加速度也不为零，D错误． 考向2　单摆周期与摆长关系的探究 1. 周期的测量方法：把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度(在实验中，摆角很小时单摆运动的细节不易观察清楚，带来的测量误差反而