物理选择性必修1优质课公开课第4节 单摆.pptx

第4节单摆

;小球;2．判一判

(1)制作单摆的细线越短越好。 ()

(2)制作单摆的小球越大越好。 ()

(3)单摆的回复力是小球重力沿圆弧切线方向的分力提供的。 ()

;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对，B、C错；悬点必须固定，故D错。

答案：A

;二、单摆的周期

1．填一填

(1)定性探究影响单摆周期的相关因素

①实验装置：如图所示，在铁架台的横梁上固定两个单摆，把它们拉起一定角度后同时释放。

;②探究过程(控制变量法)：

a．两摆的摆球质量、摆长相同，振幅不同(都在小偏角下)。

b．两摆的摆长、振幅相同，摆球质量不同。

c．两摆的振幅、摆球质量相同，摆长不同。

③实验结论：

a．单摆做简谐运动的周期与摆长有关，摆长越____，周期越_____。

b．单摆的周期与摆球质量和振幅______。;正比;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，摆钟走得快了，还是慢了？

;单摆的回复力及运动特征;[典例1](多选)下列关于单摆的说法，正确的是 ()

A．单摆摆球从平衡位置运动到正向最大位移处的位移为A(A为振幅)，再运动到平衡位置时的位移为0

B．单摆摆球的回复力等于摆球所受的合力

C．单摆摆球的回复力是摆球重力沿圆弧切线方向的分力

D．单摆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，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正确；摆球的回复力由重力沿圆弧切线方向的分力提供，合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，所以合力不为0，加速度也不为0，D错误。

[答案]AC

;[易错警示]

关于单摆的回复力的三点提醒

(1)单摆振动中的回复力不是它受到的合力，而是重力沿圆弧切线方向的一个分力。单摆振动过程中，有向心力，这是与弹簧振子不同之处。

(2)在最大位移处时，因速度为零，所以向心力为零，故此时合力也就是回复力。

(3)在???衡位置处时，由于速度不为零，故向心力也不为零，即此时回复力为零，但合力不为零。;[对点练清]

1．关于单摆摆球在运动过程中的受力，下列结论正确的是 ()

A．摆球受重力、摆线的张力、回复力、向心力作用

B．摆球的回复力最大时，向心力为零；回复力为零时，向心力最大

C．摆球的回复力最大时，摆线中的张力大小比摆球的重力大

D．摆球的向心力最大时，摆球的加速度方向沿摆球的运动方向

解析：摆球在摆动过程中只受重力和摆线的张力，回复力和向心力都是按效果命名的，A错误；摆球摆动到回复力最大即最大位移处时，速度为零，向心力为零，此时摆线的张力等于球的重力沿摆线方向的分力，一定小于摆球重力，摆球在平衡位置时，向心力最大，此时加速度方向指向圆心，B正确，C、D错误。

答案：B;2．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

;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

解析：t1、t3时刻，摆球位移最大，速度为零，由F＝－x知，回复力最大，故A、C错误；t2、t4时刻，摆球通过平衡位置，速度最大，线的拉力最大，故B错误，D正确。

答案：D;单摆的周期公式及应用;[答案]A;[对点练清]

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

;答案：C;3．如图所示，MN为半径较大的光滑圆弧的一部分，把小球A放在

MN的圆心处，再把另一个小球B放在MN上离最低点C很近的B

处，今使两小球同时释放，则 ()

A．球A先到达C点

B．球B先到达C点

C．两球同时到达C点

D．无法确定哪个球先到达C点

;答案：A;一、利用单摆测定山顶的海拔(STSE问题)

某同学用单摆测定一座山的海拔，在山顶上他测得摆长为l的单摆做简谐运动的周期为T。已知引力常量为G，地球质量为M，地球半径为R。求山顶的海拔。

;二、由振动图