第2章 4 单摆-【优化探究】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册同步导学案配套PPT课件（人教版，多选）

4　单摆 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.知道什么是单摆，了解单摆的构成。 2.掌握单摆振动的特点，知道单摆回复力的来源，理解摆角很小时单摆的振动是简谐运动。 3.知道单摆的周期跟什么因素有关，了解单摆的周期公式，并能用来进行有关计算。 4.知道用单摆可测定重力加速度。 1.核心素养 (1)利用图像法分析单摆的运动。 (2)建立简谐运动模型。 (3)利用控制变量法探究影响单摆周期的因素。 2.关键能力 物理建模能力和分析推理能力。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 必备知识 自主学习 关键能力 合作探究 课堂检测 巩固演练 课时作业 素养达标 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 一 单摆及单摆的回复力 1．单摆模型 (1)单摆组成：如果细线的________不可改变，细线的________与小球相比可以忽略，球的________与线的长度相比也可以忽略，这样的装置就叫作单摆。 (2)理想化模型：单摆是实际摆的________模型，在单摆模型里，悬线无弹性、不可伸缩、没有质量，小球是质点。 长度 质量 直径 理想化 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 2．单摆的回复力 (1)回复力的提供：如图所示，摆球的重力沿________方向的分力，即F＝____________。 切线 mgsin θ 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 (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________，方向总指向____________。 (3)运动规律：单摆在偏角很小时做________运动，其振动图像遵循正弦函数规律。 正比 平衡位置 简谐 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 二 单摆的周期 1．定性探究单摆的振幅、质量、摆长对周期的影响 (1)探究方法：______________。 (2)实验结论 ①摆长越长，周期________。 ②单摆的周期与摆球质量和振幅________。 控制变量法 越大 无关 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 惠更斯 正比 反比 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 单摆的回复力及运动规律 　如图所示是单摆模型，我们知道当摆角很小时，单摆的运动可看成简谐运动。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 (1)结合简谐运动的知识，思考单摆的回复力是否就是单摆所受的合外力？ 提示：不是。单摆的运动可看作是变速圆周运动，其重力可分解为沿悬线方向的分力和沿圆弧切线方向的分力，重力沿圆弧切线方向的分力是使摆球沿圆弧振动的回复力。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 (2)摆球经过平衡位置时，合外力是否为零？摆球到达最大位移处，v＝0，加速度是否等于0? 提示：单摆摆动中平衡位置不是平衡状态，有向心力和向心加速度，回复力为零，合外力不为零。最大位移处速度等于零，但不是平衡状态，所以加速度不等于零。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 1．摆球的受力 (1)任意位置 如图所示，G2＝Gcos θ，F－G2的作用是提供摆球绕O′做变速圆周运动的向心力；G1＝Gsin θ的作用是提供摆球以O为中心做往复运动的回复力。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 (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。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 　(多选)单摆是为研究振动而抽象出的理想化模型，其理想化条件是(　 　) A.摆线质量不计 B．摆线长度不伸缩 C．摆球的直径比摆线长度小得多 D．只要是单摆的运动就是简谐运动 角度1　单摆模型 ABC 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 [解析]　单摆由摆线和摆球组成，摆线只计长度不计质量且摆线不伸缩，摆球直径远小于摆线长度，A、B、C项正确；把单摆的运动作为简谐运动来处理是有条件的，只有在偏角很小(θ<5°)的情况下才能视单摆的运动为简谐运动，D项错误。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 　有关单摆运动过程中的受力，下列说法正确的是(　　) A．单摆运动的回复力是重力和摆线拉力的合力 B．单摆运动的回复力是重力沿圆弧切