高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册单摆评课ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册单摆评课ppt课件，共71页。
[学习目标]　1．知道什么是单摆，了解单摆的构成及单摆的回复力。2．理解单摆做简谐运动的条件，会利用图像法分析单摆的运动。3．掌握单摆的周期公式，并能够进行计算。4．通过分析单摆周期的影响因素，培养严谨的科学态度。
[教用·问题初探]——通过让学生回答问题来了解预习教材的情况问题1　在什么情况下实际摆可看成单摆？问题2　单摆的周期与什么因素有关？问题3　单摆的周期公式是什么？
探究重构·关键能力达成
【链接教材】　如人教版教材P46图所示，一根细线上端固定，下端连接一个金属小球，用手使摆球偏离竖直方向一个很小的夹角，然后静止释放，摆球沿圆弧做往复运动，不计空气的阻力。
知识点一　单摆的回复力
问题1　小球的平衡位置在哪里？
提示：小球静止时的位置O点为平衡位置。
问题2　小球摆动过程中受到哪些力的作用？什么力提供向心力？什么力提供回复力？
提示：小球受重力和细线的拉力作用。细线的拉力和重力沿细线方向的分力的合力提供向心力。重力沿切线方向的分力提供小球振动的回复力。
问题3　小球经过平衡位置时回复力为零，合外力也为零吗？
提示：小球经过平衡位置时，做圆周运动，其合外力不为零。
【知识梳理】　1．单摆(1)实际摆看成单摆的条件①细线的长度不可改变。②细线的______与小球相比可以忽略。③小球的______与线的长度相比可以忽略。④__________与摆球的重力及细线的拉力相比可以忽略。(2)单摆是实际摆的理想化模型。
【思考讨论】　判断以下装置能否看成单摆？若不能，请说明原因。
提示：只有(f)可以看成单摆。(a)(e)摆动过程中摆长会发生变化；(b)空气阻力不能忽略；(c)球的直径与绳的长度相比不能忽略；(d)绳的质量与小球相比不能忽略。
【知识归纳】1．单摆的受力分析：如图所示。
(1)单摆受力：受细线拉力和重力作用。(2)向心力来源：细线拉力和重力沿径向分力的合力。(3)回复力来源：重力沿圆弧切线方向的分力F＝mg sin θ，提供了使摆球振动的回复力。
2．单摆的运动特点摆球实际上做两个运动：一是在平衡位置两侧做往复运动，二是绕悬点做圆周运动。摆球所受的回复力是重力沿圆弧切线方向上的分力，而不是摆球所受到的合力。当摆球经过平衡位置时，所受回复力为零，而所受合力不为零，此时合力提供摆球做圆周运动的向心力。实际上，运动过程中沿摆线方向上的合力一直提供摆球做圆周运动的向心力。
3．单摆做简谐运动的规律(1)单摆做简谐运动的位移—时间(x-t)图像是一条正弦(或余弦)曲线。(2)单摆振动过程中各量的变化特点
【典例1】　(单摆的受力特征)(多选)如图所示为均匀小球在做单摆运动，平衡位置为O点，A、B为最大位移处，M、N两点关于O点对称。下列说法正确的是(　　)A．小球受重力、绳子拉力和回复力B．小球所受合外力就是单摆的回复力C．小球在O点时合外力不为0，回复力为0D．小球在M点的位移与小球在N点的位移大小相等
CD　[小球只受重力、绳子拉力两个力，A错误；单摆的回复力由重力沿运动方向的分力提供，B错误；小球在O点时，回复力为0，但合外力不为0，合外力指向运动轨迹的圆心，C正确；根据运动的对称性可知，D正确。]
【典例2】　(单摆的图像问题)如图所示，长为l的细绳下方悬挂一小球a，绳的另一端固定在天花板上O′点处。将小球向右拉开，使细绳与竖直方向成一小角度(小于5°)后由静止释放，并从释放时开始计时。小球相对于平衡位置O的水平位移为x，取向右为正方向，则小球在一个周期内的振动图像为(　　)
A　[摆球一开始在正的最大位移处，所以A选项正确。]
1．探究单摆的振幅、质量、摆长对周期的影响(1)探究方法：__________法。(2)实验结论①单摆振动的周期与摆球质量______。②周期与振幅______。③摆长越长，周期______；摆长越短，周期______。
2．周期公式 (1)提出：由荷兰物理学家________首先提出。(2)公式：T＝_________，即单摆做简谐运动的周期T与摆长l的二次方根成______，与重力加速度g的二次方根成______，而与振幅、摆球质量无关。
提醒：(1)单摆的周期只与其摆长和当地的重力加速度有关，而与振幅和摆球质量无关，它又叫作单摆的固有周期。单摆周期公式的成立条件为摆角θ