高中第三节 单摆教课课件ppt

这是一份高中第三节 单摆教课课件ppt，共33页。PPT课件主要包含了简谐运动，mgsinθ，控制变量，劲度系数等内容，欢迎下载使用。

一、单摆1．填一填(1)定义：悬挂物体的绳子的伸缩和质量可以忽略不计，绳长比物体的尺寸大很多，物体可以看作质点，这样的装置可以看作单摆。(2)单摆是一种理想化模型。(3)单摆的摆角小于 ___，单摆的摆动可近似看成 。
(4)单摆的回复力。①来源：重力mg沿圆弧切线方向的 。②大小：F＝ 。2．判一判(1)单摆摆球受重力、摆线的拉力、回复力、向心力作用。 ( )(2)单摆摆球受的回复力最大时，向心力为0；回复力为0时，向心力最大。 ( )(3)单摆的回复力就是摆球的向心力。 ( )
3．选一选在如图所示的装置中，可视为单摆的是(　　)解析：单摆的悬线要求无弹性、直径小且质量可忽略，故A正确，B、C错误；悬点必须固定，故D错误。答案：A
(4)单摆的周期与装置的固有因素有关，和外界条件无关，故单摆的周期也叫作单摆的 周期。(5)弹簧振子的简谐运动的周期和频率也是固有的，与弹簧振子的 和振子质量有关。2．判一判(1)单摆摆球的质量越大，周期越小。( )(2)单摆的摆线越长，周期越大。( )(3)单摆的振幅越大，周期越大。( )
3．想一想如图，某同学家中有一架摆钟。(1)若发现摆钟走得较慢，应怎样调节钟摆？(2)将摆钟从北京带到广州，摆钟走的快了，还是慢了？
探究(一) 单摆的回复力及运动特征[问题驱动]如图所示，小球和细线构成一个单摆，运动过程中小球受到几个力的作用？什么力充当了小球振动的回复力？
提示：小球受两个力的作用：重力和细线的拉力。重力沿圆弧切线方向的分力G1＝mgsin θ，提供了使小球振动的回复力，如图所示。
[重难释解]1．单摆的回复力如图所示，重力G沿圆弧切线方向的分力G1＝mgsin θ是沿摆球运动方向的力，正是这个力提供了使摆球振动的回复力F＝G1＝mgsin θ。
典例1 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0，合力也为0B．摆球在A点和C点处，速度为0，回复力也为0C．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
[解析]　摆球在摆动过程中，最高点A、C处速度为0，回复力最大，合力不为0，故A、B错误；在最低点B，速度最大，回复力为0，摆球做圆周运动，细线的拉力最大，故C错误，D正确。[答案]　D(1)摆球一边做简谐运动，一边做竖直面内的圆周运动。(2)易混淆回复力和向心力，回复力等于重力沿圆弧切线方向的分力，而向心力是沿摆线方向的合力。(3)摆球做简谐运动到平衡位置时，回复力等于0，而向心力最大。
[素养训练]1．(多选)单摆是为研究振动而抽象出的理想化模型，其理想化条件是(　　)A．摆线质量不计B．摆线长度不伸缩C．摆球的直径比摆线长度小得多D．只要是单摆的运动就是简谐运动解析：单摆由摆线和摆球组成，摆线只计长度不计质量且摆线不伸缩，摆球直径远小于摆线长度，A、B、C项正确；把单摆的运动作为简谐运动来处理是有条件的，只有在偏角很小(θ<5°)的情况下才能视单摆的运动为简谐运动，D项错误。答案：ABC
2．下列关于单摆的说法，正确的是(　　)A．摆球从平衡位置运动到正向最大位移处时的位移为A(A为振幅)，从正向最 大位移处运动到平衡位置时的位移为－AB．摆球的回复力等于摆球所受的合外力C．摆球的回复力是摆球重力沿圆弧切线方向的分力D．摆球经过平衡位置时加速度为0
解析：简谐运动中的位移是以平衡位置作为起点的，摆球在正向最大位移处时位移为A，在平衡位置时位移应为0，A错误；摆球的回复力由摆球重力沿圆弧切线方向的分力提供，合外力在摆线方向的分力提供向心力，B错误，C正确；摆球经过最低点(摆动的平衡位置)时回复力为0，但向心力不为0，所以合外力不为0，加速度也不为0，D错误。答案：C
3.一单摆做小角度摆动，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0，悬线对它的拉力最小C．t3时刻摆球速度为0，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解析：在t1时刻和t3时刻摆球的位移最大，回复力最大，速度为0，A、C均错误；在t2时刻和t4时刻摆球在平衡位置，速度最大，悬线拉力最大，回复力为0，故B错误，D正确。答案：D
探究(二) 单摆周期公式的理解和应用[问题驱动]由于单摆的回复力是由摆球的重力沿圆弧切线方向的分力提供的，那么是否摆球的质量越大，回复力越大，单摆摆动得越快，周期越小？
3．等效摆长摆长l是指摆动圆弧的圆心到摆球重心的距离，而不一定是摆线的长。
[素养训练]1．若单摆的摆长不变，摆球的质量减小，摆球离开平衡位置的最大摆角减小，则单摆振动的(　　)A．频率不变，振幅不变　　　B．频率不变，振幅改变C．频率改变，振幅不变 D．频率改变，振幅改变
3.如图所示，甲、乙两个体重相等的小孩玩滑梯游戏，AB为半径很大的光滑圆槽，A、B两点在同一水平高度上，且AB弧长远小于半径，圆槽的最低点为O，开始时甲静止在A点，乙静止在弧OB的中点C，听到哨声两人同时无初速滑下，则(　　)A．两人在O点相遇B．两人在O点左侧相遇C．相遇时的动能相同D．相遇时两人的向心加速度相同
一、培养创新意识和创新思维1．(选自人教版新教材课后练习)下图是两个单摆的振动图像。(1)甲、乙两个摆的摆长之比是多少？(2)以向右的方向作为摆球偏离平衡位置的位移的正方向，从t＝0起，乙第一次到达右方最大位移时，甲摆动到了什么位置？向什么方向运动？
二、注重学以致用和思维建模1．惠更斯利用摆的等时性原理制成了第一座摆钟。如图1所示为日常生活中我们能见到的一种摆钟。图2所示为摆的结构示意图，圆盘固定在摆杆上，螺母可以沿摆杆上下移动。在甲地走时准确的摆钟移到乙地未做其他调整时摆动加快了，下列说法正确的是(　　)A．甲地的重力加速度较大，若要调准可将螺母适当向下移动B．甲地的重力加速度较大，若要调准可将螺母适当向上移动C．乙地的重力加速度较大，若要调准可将螺母适当向下移动D．乙地的重力加速度较大，若要调准可将螺母适当向上移动
2．一个单摆的摆球偏离到最大位置时，正好遇到空中竖直下落的雨滴，雨滴均匀附着在摆球的表面，下列说法正确的是(　　)A．摆球经过平衡位置时速度要增大，周期减小，振幅要增大B．摆球经过平衡位置时速度没有变化，周期减小，振幅也减小C．摆球经过平衡位置时速度没有变化，周期也不变，振幅要增大D．摆球经过平衡位置时速度要增大，周期不变，振幅要增大