物理选择性必修 第一册第3节 单摆优质学案

这是一份物理选择性必修 第一册第3节 单摆优质学案，共5页。学案主要包含了学习目标，课上探究，课后巩固等内容，欢迎下载使用。
2.3    单摆【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。【课上探究】                      知识点1：单摆总结与提升 组成要求细线摆线看成是不可伸长，且没有质量的细线小球摆球看成是没有大小只有质量的质点单摆是理想化模型：①忽略在摆动过程中所受到的阻力，②将摆球看作质点，③摆线细且不可伸长。 知识点2：单摆的回复力 思考与交流1、物体做简谐运动的条件是                                      。                                   2、一根细线上端固定，下端系着一个小球，如果悬挂小球的细线的伸长和质量可以忽略，细线的长度又比小球的直径大得多，这样的装置就叫单摆。在         的情况下，单摆的运动可视为简谐运动。3、单摆的回复力由                    提供 。 总结与提升1．回复力的提供：摆球的重力沿圆弧切线方向的分力。2．回复力的特点：在偏角很小时，单摆所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成正比，方向总指向平衡位置，即F＝－x。3．运动规律：单摆在偏角很小时做简谐运动，其振动图像遵循正弦函数规律。知识拓展：回复力是效果力，是使简谐运动的物体回到平衡位置的力，是物体运动速度方向的合外力，不一定等于物体受到的所有力的合外力。练习与拓展例题1．对于单摆的振动，以下说法中正确的是(　　)A．单摆振动时，摆球受到的向心力大小处处相等B．单摆运动的回复力就是摆球受到的合力C．摆球经过平衡位置时所受回复力为零D．摆球经过平衡位置时所受合外力为零针对训练1.一单摆做小角度摆动，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 知识点3：单摆的周期思考与交流1.实验探究单摆周期，如何测周期？如何测摆长？  2.利用单摆周期如何来测定重力加速度？  总结与提升1．定性探究单摆的振幅、质量、摆长对周期的影响(1)探究方法：控制变量法。(2)实验结论①单摆振动的周期与摆球的质量无关。②振幅较小时，周期与振幅无关。③摆长越长，周期越长；摆长越短，周期越短。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t，利用T＝计算它的周期。(2)摆长的测量：用刻度尺测出细线长度l0，用游标卡尺测出小球直径D，利用l＝l0＋求出摆长。(3)数据处理：改变摆长，测量不同摆长及对应周期，作出T­l、T­l2或T­图像，得出结论。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。(2)公式：T＝2π，即T与摆长l的二次方根成正比，与重力加速度g的二次方根成反比。4．周期公式的应用由单摆周期公式可得g＝，只要测出单摆的摆长l和周期T就可算出当地的重力加速度。练习与拓展例题2.如图所示，光滑的半球壳半径为R，O点在球心的正下方，一小球在距O点很近的A点由静止释放，同时在O点正上方有一小球自由落下，若运动中阻力不计，为使两球在O点相碰，求小球应从多高处自由落下(≪R)。　    【课后巩固】1．关于单摆做简谐运动时所受的回复力，下列说法正确的是(　　)A．是重力和摆线对摆球拉力的合力B．是重力沿圆弧切线方向的分力，另一个沿摆线方向的分力与摆线对摆球的拉力平衡C．是重力沿圆弧切线方向的分力，另一个沿摆线方向的分力总是小于或等于摆线对摆球的拉力D．是摆球所受的合力沿圆弧切线方向的分力 2．若单摆的摆长不变，摆球的质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时的速度减小为原来的1/2，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，振幅改变    D．频率改变，振幅不变 3．要使单摆的振动频率加大，可采用下列哪些做法(　　)A．使摆球的质量减小         B．使单摆的摆线变长C．将单摆从赤道移到北极     D．将单摆从平原移到高山上 4．如图所示，三根细线在O点处打结，A、B两端固定在同一水平面上相距为L的两点上，使AOB成直角三角形，∠BAO＝30°。已知OC线长为L，下端C点系着一个小球，下面说法正确的是(　　)A．让小球在纸面内摆动，周期T＝2πB．让小球在垂直纸面方向摆动，周期T＝2π C．让小球在纸面内摆动，周期T＝2π D．让小球在垂直纸面方向摆动，周期T＝2π 5.如图所示是半径很大的光滑凹球面的一部分，有一个小球第一次自A点由静止开始滑下，到达最低点O时的速度为v1，用时为t1；第二次自B点由静止开始滑下，到达最低点O时的速度为v2，用时为t2，下列关系正确的是(　　)A．t1＝t2，v1>v2     B．t1>t2，v1<v2C．t1<t2，v1>v2      D．t1>t2，v1>v26．我国探月的“嫦娥”工程已启动，在不久的将来，我国宇航员将登上月球。假如宇航员在月球上测得摆长为l的单摆做小振幅振动的周期为T，将月球视为密度均匀、半径为r的球体，则月球的密度为(　　)A.    B.    C.    D. 7．一单摆的摆长为40 cm，摆球在t＝0时刻正从平衡位置向右运动，若g取10 m/s2，则在1 s时摆球的运动情况是(　　)A．正向左做减速运动，加速度正在增大    B．正向左做加速运动，加速度正在减小C．正向右做减速运动，加速度正在增大     D．正向右做加速运动，加速度正在减小8．细长轻绳下端拴一小球构成单摆，在悬挂点正下方摆长处有一个能挡住摆线的钉子A，如图所示。现将单摆向左方拉开一个小角度，然后无初速地释放。对于以后的运动，下列说法中正确的是(　　)A．摆球往返运动一次的周期比无钉子时的单摆周期小B．摆球在左、右两侧上升的最大高度一样C．摆球在平衡位置左、右两侧走过的最大弧长相等D．摆球在平衡位置右侧的最大摆角是左侧的两倍9．如图所示是两个单摆的振动图象。(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，甲振动到了什么位置？向什么方向运动？       参考答案：例1  C    变式1D例2答案：(n＝1,2,3，…)课后巩固CDBCAABDAB（1）1:4   （2） 平衡位置， 向左运动