第二章 机械振动 课时4 单摆-【南方凤凰台·5A新学案】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册人教版2019安徽版（课件）

第二章 机械振动 课时4　单摆 选择性必修第一册 　南方凤凰台　5A新学案 · 物理 1 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． 必备知识 • 记忆理解 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____________． 小球 1 单摆及单摆的回复力 细线 长度 忽略 忽略 忽略不计 要点梳理 必备知识•记忆理解 ⑤ 摆角要求：单摆在摆动过程中要求摆角________(填“大于”“小于”或“等于”)5°. 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________． (3) 运动规律：单摆在偏角很小的时候做________运动． 小于 分力 简谐 要点梳理 必备知识•记忆理解 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． 摆球质量 2 单摆的周期 振幅 摆长 摆长 周期 振幅 要点梳理 必备知识•记忆理解 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 D 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． 基础内化 必备知识•记忆理解 2. (2023·六安一中)两位同学分别使用图甲中所示的同一套装置，观察单摆做运动时的振动图像．已知两人实验时所用的摆长相同，落在同一木板上的细沙分别形成的曲线如图乙中N1、N2所示．下列关于两图线相关的分析正确的是 (　　) A. 沙摆振动的幅度，N1比N2大 B. 单摆振动的周期，N1比N2大 C. 木板运动的速度，N1比N2小 D. 沙摆摆到最低点时的加速度，N1等于N2 D 基础内化 必备知识•记忆理解 基础内化 必备知识•记忆理解 重难突破 • 学会应用 10 1 单摆的回复力 如图所示，G1＝G sin 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． 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． 各个击破 重难突破•学会应用 (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 1 AC 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． 各个击破 重难突破•学会应用 2 单摆周期公式的理解和应用 2. 摆长l是指摆动轨迹圆弧的圆心到摆球重心的距离，而不一定是摆线的长度或摆线长度加小球半径长． 3. 重力加速度g 在实际问题中，g不一定为9.8 m/s2，而要由单摆所处的空间位置和摆球的运动情况、受力情况决定． 各个击破 重难突破•学会应用 (1) 如果单摆处在向上加速的系统中，摆球将处于超重状态，设向上的加速度为a，则系统中的等效重力加速度g′＝g＋a，因为系统中重力加速度增大，单摆的周期将变短，如正向上加速运动的航天器中的单摆．但单摆如果在轨道上正常运行的航天器内，摆球将完全失重，等效重力加速度g′＝0，单摆的周期无