高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册4 单摆学案

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册4 单摆学案，共14页。
一、单摆的回复力
如图所示，一根细线上端固定，下端连接一个金属小球，用手使小球偏离竖直方向一个很小的夹角，然后释放，小球在A、A′间来回摆动，不计空气的阻力。
(1)小球摆动过程中受到哪些力的作用？
(2)什么力提供向心力？什么力提供回复力？
(3)小球经过平衡位置O点时回复力为零，合外力也为零吗？
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1．单摆的组成：由细线和________组成。
2．理想化模型
(1)细线的质量与小球相比可以忽略。
(2)小球的______与线的长度相比可以忽略。
(3)细线的____________与细线长度相比可以忽略。
(4)空气阻力与小球的________及细线的________相比可以忽略。
3．单摆的回复力
(1)回复力的来源：摆球的重力沿____________方向的分力，即F＝____________。
(2)回复力的特点：在摆角很________时，摆球所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成________，方向总指向________________，即F＝－eq \f(mg,l)x。从回复力特点可以判断单摆做简谐运动。
判断下列5幅图中的摆动模型能否看成单摆？若不能，请说明原因。
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单摆做简谐运动的推证
在偏角很小时，用弧度表示的θ与它的正弦sin θ近似相等，即sin θ≈θ≈eq \f(x,l)，因此单摆的回复力可表示为F＝－eq \f(mg,l)x(式中x表示摆球偏离平衡位置的位移，l表示单摆的摆长，负号表示回复力F与位移x的方向相反)，由此知回复力符合F＝－kx，单摆做简谐运动。
(1)摆球受到重力、拉力、向心力、回复力四个力的作用。( )
(2)单摆运动的回复力是重力和摆线拉力的合力。( )
(3)单摆经过平衡位置时受到的合力为零。( )
(4)单摆摆动到最高点时速度为零，合外力也为零。( )
例1 (2023·山东省青岛一中月考)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．摆球受到重力、拉力、回复力三个力的作用
B．摆球在A点和C点处，速度为零，回复力也为零
C．摆球在B点处，速度最大，细线拉力也最大
D．摆球在B点处，速度最大，回复力也最大
例2 如图所示，图甲为一单摆，摆球质量为m，摆长为L，做小角度摆动，摆角为θ(θT2>T3>T4 B．T1