第2章 第3节 单摆（课件PPT）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册（鲁科版2019）

返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 第3节　单摆 第2章　机械振动 返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 栏目索引 必备知识 自主学习 关键能力 互动探究 返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 质量 大小 必备知识 自主学习 2．单摆的回复力 (1)回复力的来源：摆球重力沿圆弧切向的________❶提供了使球沿圆弧振动的回复力。 (2)回复力的特点：在______很小的情况下，单摆所受回复力大小与摆球位移大小成______❷，方向与摆球位移方向相反。 (3)运动规律：在摆角很小的情况下，单摆的振动可近似视为______运动。 返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 分力F 摆角 正比 简谐 1．实际生活里，摆的摆动都可以看作简谐运动。(　　) 2．单摆所受回复力的方向总是指向悬挂位置。(　　) 3．单摆所受的回复力，是由摆球重力的分力提供的。(　　) 返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 × × × 2π 返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 正比 反比 知识点二 单摆的周期❸ 1.内容：单摆的振动周期T与摆长l的算术平方根成______，与重力加速度g的算术平方根成______。 2．公式：T＝________。 1．摆球的质量越大，单摆的振动周期越长。 (　　) 2．摆动的幅度越大，单摆的振动周期越长。 (　　) 3．摆线越长，单摆的振动周期越长。(　　) 返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 × × √ 批注❶：如图所示。 返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 批注❷：F＝－x，F的方向总指向平衡位置。单摆所受的回复力不是摆球所受到的合力。 批注❸：单摆周期公式是荷兰物理学家惠更斯首先提出的。由此公式得知单摆的周期与振幅及摆球的质量皆无关，该公式一般可用来计量时间、测量当地的重力加速度。 返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 探究点一　对单摆回复力及运动特征的理解　(科学思维之提升) ►情境探究 图甲中的钟摆是单摆模型的具体应用。如图乙所示，当摆角很小时，钟摆的运动可看成摆球的简谐运动。结合简谐运动的知识，请思考以下问题。 返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 关键能力 互动探究 (1)运动过程中，摆球受到哪些力的作用？ 返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 提示：细线给予的拉力和自身重力沿细线方向分力的合力提供向心力；摆球重力沿圆弧切线方向的分力提供回复力。 (3)摆球经过平衡位置时，所受合外力是否为0? 提示：单摆摆动中的平衡位置不是受力平衡状态，在此处有向心力和向心加速度，所受的回复力为0，但合外力不为0。 ►探究归纳 1．摆球的受力 (1)任意位置：如图所示，沿绳方向合力，即F－G2＝F－Gcos θ的作用就是提供摆球绕O′做变速圆周运动的向心力；切线方向上，G1＝Gsin θ的作用是提供摆球以O为平衡位置做往复运动的回复力。 (2)平衡位置：摆球经过平衡位置时，G2＝G、G1＝0，此时有F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。 2．运动特点 (1)摆球以悬点为圆心在竖直平面内做变速圆周运动，因此在运动过程中只要速度v≠0，摆球沿轨迹半径方向都受向心力。 (2)摆球同时以平衡位置为中心做往复运动，因此在运动过程中只要不在平衡位置，摆球在轨迹的切线方向都受回复力。 返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 3．单摆的简谐运动特征 在θ很小时(理论值为＜5°)，sin θ≈tan θ＝，G1＝Gsin θ＝x，G1方向与摆球位移方向相反，所以有回复力F回＝G1＝－x＝－kx。因此，在摆角θ很小时，单摆做简谐运动。 返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 ►对点例练 (2021·陕西西安第二高级中学高二期中)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，此时细线处于张紧的状态，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，速度均为0，所受合力也均为0 B．摆球在A点和C点处，动能均为0，回复力也均为0 C．摆球在B点处，重力势能最小，所受合力为0 D．摆球在B点处，动能最大，细线拉力也最大 返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2