第二章 4 单摆-2022-2023学年高二新教材物理选择性必修第一册【步步高】学习笔记（人教版）

第二章 DANBAI 4 单 摆 梳理教材 夯实基础 / 探究重点 提升素养 / 课时对点练 1.理解单摆模型和单摆做简谐运动的条件.知道单摆振动时回复力的 来源. 2.知道影响单摆周期的因素，能熟练应用单摆的周期公式解决有关 问题. 学习目标 内容索引 梳理教材　夯实基础 Part 1 探究重点　提升素养 Part 2 课时 对点练 Part 3 梳理教材　夯实基础 Part　1 1.单摆的组成：由细线和_____组成. 2.理想化模型 (1)细线的质量与小球相比_________. (2)小球的直径与线的长度相比_________. (3)摆线的形变量与摆线长度相比_________. (4)空气阻力与摆球的重力及细线的拉力相比_________. 一、单摆的回复力 小球 可以忽略 可以忽略 可以忽略 可以忽略 3.单摆的回复力 (1)回复力的来源：摆球的重力沿_________方向的分力. (2)回复力的特点：在摆角很___时，摆球所受的回复力与它偏离平衡位 置的位移成_____，方向总指向_________，即F＝______.从回复力特点 可以判断单摆做简谐运动. 圆弧切线 小 正比 平衡位置 1.单摆振动的周期与摆球质量_____(选填“有关”或“无关”)，在振幅较小时与振幅_____(选填“有关”或“无关”)，但与摆长_____(选填“有关”或“无关”)，摆长越长，周期_____(选填“越大”“越小”或“不变”). 2.周期公式 (1)提出：周期公式是荷兰物理学家_______首先提出的. (2)公式：T＝_______，即周期T与摆长l的二次方根成_____，与重力加速 度g的二次方根成_____，而与振幅、摆球质量_____. 二、单摆的周期 无关 无关 有关 越大 惠更斯 正比 反比 无关 1.判断下列说法的正误. (1)单摆运动的回复力是重力和摆线拉力的合力.(　　) (2)单摆经过平衡位置时受到的合力为零.(　　) (3)摆球的质量越大，周期越大.(　　) (4)若单摆的振幅变为原来的一半，则周期也将变为原来的一半.(　　) 即学即用 × × × × 2.一个理想的单摆，已知其周期为T.如果由于某种原因重力加速度变为原来的2倍，振幅变为原来的3倍，摆长变为原来的8倍，摆球质量变为原来的2倍，它的周期变为____. 2T 3.想一想：惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器，叫摆钟.摆钟运行时克服摩擦所需的能量由重锤的势能提供，运行的速率由钟摆控制.旋转钟摆下端的螺母可以使摆上的圆盘沿摆杆上下移动.请思考： (1)摆针走时偏快应如何校准？ 返回 答案　摆针走时偏快应调节螺母使圆盘沿摆杆下移. (2)将一个走时准确的摆钟从福建移到北京，摆钟应如何校准？ 答案　调节螺母使圆盘沿摆杆下移. 探究重点　提升素养 Part　2 一、单摆的回复力 如图所示，一根细线上端固定，下端连接一个金属小球，用手使小球偏离竖直方向一个很小的夹角，然后释放. (1)小球受到哪些力的作用？ 答案　小球受细线的拉力和重力的作用. 导学探究 (2)什么力提供向心力？ 答案　细线的拉力和重力沿径向的分力的合力提供向心力. 导学探究 (3)什么力提供回复力？ 答案　重力沿切线方向的分力提供小球振动的回复力. (4)小球经过O点平衡位置时回复力为零，合外力也为零吗？ 答案　小球经过平衡位置时，做圆周运动，其合外力不为零. 导学探究 1.单摆的回复力 如图所示，摆球重力沿圆弧切线方向的分力F＝mgsin θ提供了使摆球振动的回复力. 知识深化 知识深化 2.单摆做简谐运动的推证 在偏角很小时，sin θ≈ ，又回复力F＝mgsin θ，所以单摆的回复力为F＝ (式中x表示摆球偏离平衡位置的位移，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F＝－kx，单摆做简谐运动. 　(2022·青岛一中月考)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.摆球受到重力、拉力、向心力、回复力四个力的作用 B.摆球在A点和C点处，速度为零，合力与回复力也为零 C.摆球在B点处，速度最大，细线拉力也最大 D.摆球在B点处，速度最大，回复力也最大 例1 √ 摆球在运动过程中只受到重力和拉力作用，A错误； 摆球在摆动过程中，在最高点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，C正确，B、D错误. 　(多选)如图所示为一单摆的振动图像，则 A.t1和t3时刻摆线的拉力等大 B.t2和t3时刻摆球速度相等