内容正文:
题目
2.4 单摆
课型
新授课
主备人
学习目标
1.知道什么是单摆。
2.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,并能用来进行有关的计算。
基础知识
一、简谐运动的回复力
1.单摆
单摆是实际摆的____________________。
什么样的摆可以看成单摆?
2.单摆的摆动
猜想摆球做什么运动?
3.单摆的回复力
①受力分析:
G1=____________=_______________。
G2=____________=_______________。
②摆球摆动的回复力___________________。
4.单摆做简谐运动的条件
①推导:在摆角很小时,___________
又回复力F=__________,所以F=_________
(X表示摆球偏离平衡位置的位移,表示单摆的摆长)
②在摆角θ很小时,回复力的方向与摆球偏离平衡位置的位移方向__________,大小__________,单摆做____________。
④振动的图像__________________________。
二、单摆振动的周期
(1)猜想:决定单摆振动的周期的因素有哪些?
______________________________________________________________________。
(2)对比实验
①对比实验
甲组:当摆长为1m时,使振幅A1=8cm,测出单摆的周期T1。
乙组:当摆长为1m时,使振幅A2=5cm,测出单摆的周期T2。
②对比实验
甲组:当摆长为1m时,使摆球质量为m,测出单摆的周期T2。
乙组,当摆长为1m时,用橡皮泥均匀地粘在摆球周围,测出单摆的周期T2’。
③对比实验
甲组:当摆长为1m时,使用一定的质量的摆球,测出单摆的周期T3。
乙组:当摆长为0.64m时,使用和甲组质量相同的摆球,测出单摆的周期T3’。
④对比实验
甲组:单摆的摆球用铁球(质量为m);测出单摆的周期T4。
乙组:在甲组单摆摆球的平衡位置下方放一块磁铁(相当于重力加速度增大)测出单摆的周期T4’。
⑤各组对实验结果分析比较后,总结得到:单摆摆动的周期与单摆的振幅无关,与单摆的摆长、重力加速度有关。
实验结论:
单摆振动时具有如下规律:
a.单摆的振动周期与振幅的大小___________——单摆的______性。
b.单摆的振动周期与摆球的质量___________。
c.单摆的振动周期与摆长的_______________________。
d.单摆的振动周期与重力加速度的___________________。
单摆周期公式为:_______________。
(1)制作单摆的细线弹性越大越好。( )
(2)制作单摆的细线不能太长也不能太短,1 m左右为宜。( )
(3)制作单摆的摆球越大越好。( )
(4)摆球经过平衡位置时,合外力为零。( )
(5)单摆运动的回复力是重力和摆线拉力的合力。( )
(6)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。( )
(7)一个单摆在月球上摆动的周期大于其在地球上摆动的周期。( )
课堂拓展
1. 如图所示,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
2. 一单摆做小角度摆动,其振动图像如图所示,以下说法正确的是( )
A.t1时刻摆球速度最大,摆球的回复力最大
B.t2时刻摆球速度为零,悬线对它的拉力最小
C.t3时刻摆球速度为零,摆球的回复力最小
D.t4时刻摆球速度最大,悬线对它的拉力最大
3.某单摆由1 m长的摆线连接一个直径2 cm的铁球组成,关于单摆周期,下列说法中正确的是( )
A. 用大球替代小球,单摆的周期不变
B.摆角从5°改为3°,单摆的周期会变小
C.用等大的铜球替代铁球,单摆的周期不变
D.将单摆从赤道移到北极,单摆的周期会变大
4. 如图所示,长度为l的轻绳上端固定在O点,下端系一小球(小球可视为质点)。在O点正下方,距O点l处的P点固定一颗小钉子。现将小球拉到点A处,轻绳被拉直,然后由静止释放小球,点B是小球运动的最低点,点C(图中未标出)是小球能够到达的左方最高位置。已知点A与点B之间的高度差为h,h≪l。A、B、P、O在同一竖直平面内,当地的重力加速度为g,不计空