第二章 3 单 摆-【导与练】2023-2024学年高中物理选择性必修第一册同步全程学习教学课件ppt（新教材，教科版）

3　单　摆 [学习目标] 1.知道什么是单摆,了解单摆的构造以及单摆回复力的 来源。 2.掌握单摆振动的特点,理解摆角很小时单摆的振动是 简谐运动,掌握单摆的周期。 探究·必备知识 物理 1.单摆模型 由 和 组成,如果悬挂小球的细线长度的 和 可忽略,线的长度比球的 大得多,这样的装置就叫作单摆。在单摆模型里,悬线无弹性、不可伸缩、没有质量,小球是质点,单摆是一个理想化的模型。 知识点一　单摆及其运动规律 细线 小球 微小变化 质量 直径 探究·必备知识 突破·关键能力 检测·学习效果 实践应用 2.单摆的回复力 (1)回复力的提供:摆球的重力沿圆弧 方向上的分力,即G1= 。  (2)回复力的特点:在偏角较小的情况下,单摆摆球所受的回复力与偏离平衡位置的位移成 ,方向近似指向 。 切线 mgsin θ 正比 平衡位置 探究·必备知识 突破·关键能力 检测·学习效果 实践应用 (3)运动规律:单摆在偏角很小时的振动是 运动,其振动图像遵循正弦函数规律。 简谐 探究·必备知识 突破·关键能力 检测·学习效果 实践应用 知识点二　单摆的周期 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,摆长越长,周期 。 2.单摆周期 公式:T= 。 振幅 摆球质量 摆长 越大 探究·必备知识 突破·关键能力 检测·学习效果 实践应用 1.思考判断 (1)单摆回复力是摆球受到的合力。(　　) (2)单摆回复力的方向总是指向悬挂位置。(　　) (3)单摆的回复力是由摆球重力的分力提供的。(　　) (4)单摆的振幅越大周期越大。(　　) (5)摆球的质量越大,单摆的周期越小。(　　) × × √ × × 探究·必备知识 突破·关键能力 检测·学习效果 实践应用 2.思维探究 (1)结合单摆模型的特点想一想,下列装置能否视为单摆?为什么? 答案:都不能,甲中橡皮筋的伸缩不能忽略;乙和丙中乒乓球和大木球摆动时,空气阻力不能忽略且乒乓球的质量与绳的质量相比、 大木球的直径与绳长相比也不能忽略。 探究·必备知识 突破·关键能力 检测·学习效果 实践应用 (2)把单摆从赤道处移至两极处时,要保证单摆的周期 不变,应如何调整摆长? 探究·必备知识 突破·关键能力 检测·学习效果 实践应用 突破·关键能力 物理 要点一　单摆的回复力 (1)生活中,我们经常可见悬挂起来的物体在竖直平面内摆动,这样摆动的装置叫单摆,请举几例。 答案:(1)生活中常常看到摆钟、荡船、秋千都在竖直平面内做摆动,理想情况下都可看成单摆模型。 探究·必备知识 突破·关键能力 检测·学习效果 实践应用 (2)判断以下摆动模型是不是单摆,为什么? 答案:(2)模型①不是单摆,因为橡皮筋伸长不可忽略;模型②不是单摆,因为绳子质量不可忽略;模型③不是单摆,因为绳长不是远大于球的直径;模型④不是单摆,因为悬点不固定,因而摆长在发生 变化;模型⑤是单摆。 探究·必备知识 突破·关键能力 检测·学习效果 实践应用 (3)单摆经过平衡位置时,回复力为零,合外力也为零吗? 答案:(3)单摆经过平衡位置时,回复力为零,但合外力不为零。 探究·必备知识 突破·关键能力 检测·学习效果 实践应用 1.单摆的平衡位置 如图所示,摆球静止在O点时,绳子竖直下垂,摆球所受到的重力G与绳子的拉力T′平衡,合力为零,小球保持静止,所以O点是单摆的 平衡位置。 探究·必备知识 突破·关键能力 检测·学习效果 实践应用 2.单摆的回复力 (1)如图所示,摆球运动到某点P时,摆球受重力G和绳子拉力T两个力的作用,将重力沿切向、径向正交分解,则绳子的拉力T与重力的径向分力G2的合力提供了摆球做圆周 运动所需要的向心力,重力沿圆弧切线方向的分力G1=mgsin θ,这个力近似指向平衡位置O,可认为它就是使摆球振动的回复力。 探究·必备知识 突破·关键能力 检测·学习效果 实践应用 (2)单摆在摆角很小时做简谐运动。 探究·必备知识 突破·关键能力 检测·学习效果 实践应用 [例1] (多选)下列关于单摆的说法正确的是(　　) 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 √ √ 探究·必备知识 突破·关键能力 检测·学习效果 实践应用 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