新教材高中物理第二章机械振动4单摆课件新人教版选择性必修第一册.pptx

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1、4单摆第二章机械振动学习目标学习目标学法指导学法指导1知道知道单摆单摆的的结结构构2理解理解单摆单摆的回复力来源的回复力来源及做及做简谐简谐运运动动的条件的条件3知道知道单摆单摆周期的决定因周期的决定因素，掌握素，掌握单摆单摆的周期公式的周期公式1通通过单摆过单摆的教学，知道的教学，知道单摆单摆是一种理想化的是一种理想化的系系统统，学会用理想化的方法建立物理模型，学会用理想化的方法建立物理模型2通通过单摆过单摆做做简谐简谐运运动动条件的教学，体会用近条件的教学，体会用近似似处处理方法来解决物理理方法来解决物理问题问题3通通过过研究研究单摆单摆的周期，掌握用控制的周期，掌握用控制变变量的方量的方

2、法来研究物理法来研究物理问题问题知识导图知识导图预习导学|新知领悟1单摆模型单摆模型如如果果细细线线的的长长度度_，细细线线的的_与与小小球球相相比比可可以以忽忽略略，球球的的_与与线线的的长长度度相相比比也也可可以以忽忽略略，这这样样的的装装置置就就叫叫作作单单摆摆单单摆是实际摆的摆是实际摆的_模型模型单摆及单摆的回复力单摆及单摆的回复力不可改变不可改变质量质量直径直径理想化理想化2单摆的回复力单摆的回复力(1)回复力的来源：摆球的重力沿圆弧回复力的来源：摆球的重力沿圆弧_方向的分力方向的分力(2)回回复复力力的的特特点点：在在摆摆角角很很小小时时，单单摆摆所所受受的的回回复复力力与与它它偏

3、偏离离平平衡衡位置的位移成位置的位移成_，方向总指向，方向总指向_(3)运运动动规规律律：单单摆摆在在摆摆角角很很小小的的情情况况下下做做_运运动动，其其振振动动图图像遵循正弦函数规律像遵循正弦函数规律切线切线正比正比平衡位置平衡位置简谐简谐摆球球经过平平衡衡位位置置时，合合外外力力是是否否为零零？摆球球到到达达最最大大位位移移处，v0，加速度是否等于，加速度是否等于0?【答答案案】单单摆摆摆摆动动中中的的平平衡衡位位置置不不是是平平衡衡状状态态，有有向向心心加加速速度度，回回复复力力为为零零，合合外外力力不不为为零零最最大大位位移移处处速速度度等等于于零零，但但不不是是静静止止状状态态一一般

4、般单单摆摆回回复复力力不不是是摆摆球球所所受受合合外外力力，而而是是重重力力沿沿圆圆弧弧切切线线方方向向的的分分力力，所以加速度不等于零所以加速度不等于零(多多选)关于单摆，下列说法正确的是关于单摆，下列说法正确的是()A摆球运动的回复力是重力的分力摆球运动的回复力是重力的分力B摆球经过轨迹上的同一点速度是相同的摆球经过轨迹上的同一点速度是相同的C摆球经过轨迹上的同一点加速度是相同的摆球经过轨迹上的同一点加速度是相同的D摆球经过平衡位置时受力是平衡的摆球经过平衡位置时受力是平衡的【答案】【答案】AC【解解析析】摆球球运运动的的回回复复力力由由重重力力沿沿圆弧弧切切线方方向向的的分分力力提提供供

5、，A正正确确根根据据简谐运运动的的对称称性性可可知知摆球球经过轨迹迹上上的的同同一一点点时速速度度大大小小相相等等，方方向向可可能能相相同同，也也可可能能不不同同；加加速速度度的的大大小小、方方向向都都相相同同，故故B错误，C正正确确摆球球经过平平衡衡位位置置时，回回复复力力为零零，合合外外力力不不为零零，并并不平衡，故不平衡，故D错误1周期公式周期公式(1)公公式式的的提提出出：周周期期公公式式是是荷荷兰兰物物理理学学家家_首首先先提提出出的的(2)公公式式：T_，即即T与与摆摆长长l的的二二次次方方根根成成_，与与重重力力加速度加速度g的二次方根成的二次方根成_对单摆周期的理解对单摆周期的

6、理解惠更斯惠更斯正比正比反比反比摆长摆长l周期周期T2单摆的等时性单摆的等时性单单摆摆做做简简谐谐运运动动周周期期取取决决于于摆摆长长l和和重重力力加加速速度度g，与与_、摆摆球球_无关无关振幅振幅质量质量假假设将将一一个个摆钟(如如图)带到到空空间站站内内，则该摆动的的钟摆周周期期如如何何变化？化？【答答案案】在在空空间间站站内内摆摆球球完完全全失失重重，回回复复力力为为零零，等等效效值值g0，摆摆球不摆动了，周期无穷大球不摆动了，周期无穷大(2021届届上上海海师范范大大学学附附属属中中学学期期中中)两两个个相相同同的的单单摆摆静静止止于于平平衡衡位位置置，使使摆摆球球分分别别以以水水平平

7、初初速速v1、v2(v1v2)在在竖竖直直平平面面内内做做小小角角度摆动，它们的频率与振幅分别为度摆动，它们的频率与振幅分别为f1、f2和和A1、A2，则，则()Af1f2，A1A2Bf1A2Df1f2，A1A2【答案】【答案】C多维课堂|素养初培如如图所所示示，一一根根细线上上端端固固定定，下下端端连接接一一个个金金属属小小球球，用用手手使使小小球偏离球偏离竖直方向一个直方向一个夹角，然后角，然后释放放对单摆的回复力及运动特点的理解对单摆的回复力及运动特点的理解问题问题(1)小球受到哪些力的作用？小球受到哪些力的作用？(2)什么力提供向心力？什么力提供向心力？(3)什么力提供回复力？什么力提

8、供回复力？【答案】【答案】(1)小球受细线的拉力和重力作用小球受细线的拉力和重力作用(2)细线的拉力和重力沿径向的分力的合力提供向心力细线的拉力和重力沿径向的分力的合力提供向心力(3)重力沿圆弧切线方向的分力提供小球振动的回复力重力沿圆弧切线方向的分力提供小球振动的回复力1回复力来源回复力来源单摆的回复力是重力沿圆弧切向的分力单摆的回复力是重力沿圆弧切向的分力FG1mgsin 提供的提供的探究总结探究总结特特别别提提醒醒：(1)单摆振振动的的回回复复力力为摆球球重重力力沿沿圆弧弧切切线方方向向的的分分力力，回复力不是回复力不是摆球所受的合外力球所受的合外力(2)单摆的的摆动不不一一定定都都是是

9、简谐运运动，只只有有单摆做做小小角角度度(摆角角小小于于5)摆动时才才认为是是简谐运运动素素养养点点评：本本探探究究通通过对单摆的的回回复复力力及及运运动特特点点的的理理解解，培培养养“科学思科学思维”素养素养单摆的定的定义精精练练1如如图图中中的的各各种种摆摆的的模模型型，哪哪种或哪些是单摆？种或哪些是单摆？【答案】【答案】是单摆是单摆【解析】【解析】的的悬绳是粗是粗绳，绳的的质量不可忽略，不是量不可忽略，不是单摆；的的悬绳是橡皮筋，是橡皮筋，绳长会改会改变，不是，不是单摆；的的悬绳长度不是度不是远大于球的直径，不是大于球的直径，不是单摆；是是单摆；的上端没有固定，的上端没有固定，绳长会改会

10、改变，也不是，也不是单摆变变式式1(多多选选)单单摆摆是是为为研研究究振振动动而而抽抽象象出出的的理理想想化化模模型型，其其理理想想化化条件是条件是()A摆线质量不计摆线质量不计B摆线长度不可改变摆线长度不可改变C摆球的直径比摆线长度短得多摆球的直径比摆线长度短得多D只要是单摆的运动就是一种简谐运动只要是单摆的运动就是一种简谐运动【答案】【答案】ABC【解解析析】单摆由由摆线和和摆球球组成成，摆线只只计长度度不不计质量量，摆球球只只计质量量不不计大大小小，且且摆线不不伸伸缩，A、B、C正正确确但但把把单摆作作为简谐运运动来来处理理是是有有条条件件的的，只只有有在在摆角角很很小小(T2T3T4B

11、T1T2T3T2T3T4DT1T2T3T4【答案】【答案】C素素养养点点评：本本题通通过考考查单摆周周期期，培培养养学学生生的的“物物理理观念念”素素养养课堂小练|素养达成1在如图所示的装置中，可视为单摆的是在如图所示的装置中，可视为单摆的是()【答案】【答案】A【解解析析】单摆的的悬线要要求求无无弹性性，直直径径小小且且质量量可可忽忽略略，故故A正正确确，B、C错误；悬点必点必须固定，故固定，故D错误2置置于于水水平平面面的的支支架架上上吊吊着着一一只只装装满满细细沙沙的的小小漏漏斗斗，让让漏漏斗斗左左右右摆摆动动，于于是是桌桌面面上上漏漏下下许许多多沙沙子子，一一段段时时间间后后桌桌面面上

12、上形形成成一一沙沙堆堆，沙沙堆堆的纵剖面在下图中最接近的是的纵剖面在下图中最接近的是()【答案】【答案】C【解解析析】单摆在在平平衡衡位位置置的的速速度度大大，漏漏下下的的沙沙子子少少，越越接接近近两两端端点点速度越小，漏下的沙子越多，故速度越小，漏下的沙子越多，故C选项符合符合题意意【答案】【答案】C4如如图图所所示示，图图甲甲是是利利用用沙沙摆摆演演示示简简谐谐运运动动图图像像的的装装置置当当盛盛沙沙漏漏斗斗下下面面的的薄薄木木板板被被水水平平匀匀速速拉拉出出时时，做做简简谐谐运运动动的的漏漏斗斗漏漏出出的的沙沙在在板板上上形形成成的的曲曲线线显显示示出出沙沙摆摆的的振振动动位位移移随随时时间间的的变变化化关关系系已已知知木木板板被被水水平平拉拉动动的的速速度度为为0.20 m/s，图图乙乙所所示示的的一一段段木木板板的的长长度度为为0.60 m，则则这这次实验沙摆的摆长为次实验沙摆的摆长为(g取取10 m/s2，210)()A0.56 mB0.65 mC1.0 mD2.3 m【答案】【答案】A【答案】【答案】CD