第2章 4. 单摆(学案)-【成才之路】2023-2024学年高中新教材物理选择性必修第一册同步学习指导(人教版2019)

课堂达标检测 沙场点兵􀅰名校真题　 １. (２０２３􀅰江苏省苏州市高二 下学期期中)公路上匀速行 驶的货车受一扰动ꎬ车上货 物随车厢底板上下振动但不 脱离底板ꎮ 一段时间内货物在竖直方向的振动 可视为简谐运动ꎬ周期为 Ｔꎮ 取竖直向上为正 方向ꎬ以 ｔ ＝ ０ 时刻作为计时起点ꎬ其振动图像 如图所示ꎬ则 ( Ｃ ) Ａ. ｔ ＝ １４ Ｔ 时ꎬ货物对车厢底板的压力最大 Ｂ. ｔ ＝ １２ Ｔ 时ꎬ货物对车厢底板的压力最小 Ｃ. ｔ ＝ ３４ Ｔ 时ꎬ货物对车厢底板的压力最大 Ｄ. ｔ ＝ ３４ Ｔ 时ꎬ货物对车厢底板的压力最小 ２. (多选) (２０２３􀅰山东省昌乐二中高二下 学期月考)如图所示ꎬ当一弹簧振子在竖 直方向上做简谐运动时ꎬ下列说法中正确 的是 ( ＣＤ ) Ａ. 振子在振动过程中ꎬ速度相同时ꎬ弹簧的长 度一定相等ꎬ弹性势能相等 Ｂ. 振子从最低点向最高点运动的过程中ꎬ弹簧 弹力始终做正功 Ｃ. 振子在运动过程中的回复力由弹簧弹力和振 子重力的合力提供 Ｄ. 振子在运动过程中ꎬ系统的机械能守恒 ３. 如图所示ꎬ将质量为 ｍＡ ＝ １００ ｇ 的平台 Ａ 连接在劲度系数 ｋ ＝ ２００ Ｎ / ｍ 的弹簧上端ꎬ弹簧下端 固定在地面 Ｃ 上ꎬ形成竖直方向 的弹簧振子ꎬ在 Ａ 的上方放置ｍＢ ＝ ｍＡ 的物块 Ｂꎬ使 Ａ、Ｂ 一起上下振动ꎬ弹簧原 长为 ５ ｃｍꎮ Ａ 的 厚 度 可 忽 略 不 计ꎬ ｇ 取 １０ ｍ / ｓ２ꎮ求: (１)当系统做小振幅简谐运动时ꎬＡ 的平衡位置 离地面 Ｃ 多高? (２)当振幅为 ０. ５ ｃｍ 时ꎬＢ 对 Ａ 的最大压力有 多大? (３)为使 Ｂ 在振动中始终与 Ａ 接触ꎬ振幅不能 超过多大? 为什么? 请同学们认真完成练案[１１] 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ４. 单　 摆 目标体系构建 明确目标􀅰梳理脉络　 学习目标 　 　 １. 知道什么是单摆ꎬ初步形成单摆的回复力 及周期的概念ꎮ ２. 理解单摆振动的特点及其做简谐运动的条 件ꎻ知道单摆周期的决定因素ꎬ掌握其周期公式ꎮ ３. 能用实验探究影响单摆周期的因素ꎬ能定 量探究单摆周期与摆长的关系ꎮ ４. 学会观察、实验、分析及归纳判断的方法和 能力ꎮ 思维脉络 单摆— —理想化模型—模型特点 —单摆的回复力— 摆球重力沿切线 方向的分力 —单摆的周期— Ｔ ＝ ２π ｌｇ 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 057 课前预习反馈 教材梳理􀅰落实新知　 知识点 １ 单摆 　 　 １.单摆模型 (１)由细线和　 　 小球　 组成ꎮ (２)细线的质量和小球相比　 　 可以忽略　 ꎮ (３)小球的直径与线的长度相比可以忽略ꎮ ２.摆动特点:在摆角很小时ꎬ位移—时间图线 是一条正弦曲线ꎬ说明单摆的运动是　 简谐运动ꎮ 知识点 ２ 单摆的回复力 　 　 １.回复力的来源 摆球的重力沿　 　 圆弧切线　 方向的分力ꎮ ２.回复力的特点 在偏角很小时ꎬ摆球所受的回复力与它偏离平 衡位置的位移成　 　 正比　 ꎬ方向总指向　 　 平衡位 置　 ꎬ即 Ｆ ＝ 　 　 　 　 　 ꎮ 知识点 ３ 单摆的周期 　 　 １.探究单摆的振幅、质量、摆长对周期的影响 (１)探究方法:　 　 控制变量　 法ꎮ (２)实验结论: ①单摆振动的周期与摆球质量　 　 无关　 ꎮ ②振幅较小时周期与振幅　 　 无关　 ꎮ ③摆长越长ꎬ周期 　 　 越大 　 ꎻ摆长越短ꎬ周 期　 　 越小　 ꎮ ２.定量探究单摆的周期与摆长的关系 (１)周期的测量:用停表测出单摆 Ｎ(３０ ~ ５０)次全振动的时间 ｔꎬ利用 Ｔ ＝ 　 　 　 　 　 计算 它的周期ꎮ (２)摆长的测量:用 　 　 刻度尺 　 测出细线 长度 ｌ０ꎬ用　 　 游标卡尺　 测出小球直径 Ｄꎬ利用 ｌ ＝ 　 　 　 　 　 求出摆长ꎮ (３)数据处理:改变　 　 　 摆长　 ꎬ测量不同 　 　 摆长　 及对应周期ꎬ作出Ｔ － ｌꎬＴ － ｌ２ 或 Ｔ － ｌ 图像ꎬ得出结论ꎮ ３.周期公式 (１)公式的提出:周期公式是荷兰物理学家 　 　 惠更斯　 首先提出的ꎮ (２)公式:Ｔ ＝ 　 　 　 　 　 ꎬ即 Ｔ 与摆长 ｌ 的二 次方根成　 　 正比　 ꎬ与重力加速度 ｇ 的二次方 根成