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2019-2020年高中物理《1.2 單擺》學案 教科版選修3-4

'2019-2020年高中物理《1.2 單擺》學案 教科版選修3-4'
?2019-2020年高中物理《1.2 單擺》學案 教科版選修3-4 [學習目標定位] 1.理解單擺模型及其振動的特點.2.理解單擺做簡諧運動的條件,知道單擺振動時回復力的來源.3.了解影響單擺周期的因素,會用周期公式計算周期和擺長.1.一個做往復運動的物體,當它所受到的回復力滿足F= ,則這個物體做簡諧運動.2.物理學中研究多個物理量的關系時,常采用 法,即每一次只改變其中的某一個變量,而控制其余幾個量不變,從而研究被改變量對要研究問題的影響.一、單擺的簡諧運動1.如圖1所示,如果細線的 與小球相比可以忽略,球的 與線的長度相比也可以忽略,這樣的裝置就叫做單擺.單擺是實際擺的 模型.圖12.在偏角很小時,擺球所受的回復力與它偏離平衡位置的位移成 ,方向總是指向 ,即F=-x.從回復力特點可以判斷單擺做簡諧運動.二、單擺的周期和擺長的關系單擺振動的周期與擺球質量 (填“有關”或“無關”),在振幅較小時與振幅 (填“有關”或“無關”),周期公式為T=2π .一、單擺的回復力[問題設計]一陣風吹過,大廳里的吊燈,微微擺動起來,久久不?!?模型如圖1),試著用所學知識證明吊燈的往復運動是簡諧運動.[要點提煉]1.單擺(1)模型:擺線是 伸長且沒有 的細線,擺球是沒有 只有質量的質點,這樣的裝置叫單擺,它是實際擺的理想化模型.(2)實際擺看作單擺的條件:①擺線的形變量與擺線長度相比 ,懸線的質量與擺球質量相比 ②擺球的直徑與擺線長度相比 2.單擺的回復力(1)擺球的重力沿 方向的分力提供單擺的回復力.(2)回復力的特點:在偏角很小時,F=-x.[延伸思考]1.單擺經過平衡位置時,合外力為零嗎?2.單擺的回復力是否等于擺球的合力?二、單擺做簡諧運動的周期[問題設計]如圖2所示,兩個單擺同時釋放,我們可以觀察到振動的周期不同.影響周期的因素可能有單擺的振幅、質量、擺長,采用什么方法確定周期與這些量的關系?圖2[要點提煉]1.伽利略發現了單擺運動的 , 得出了單擺的周期公式并發明了擺鐘.2.單擺的周期(1)單擺的周期T=2π,只與擺長l及單擺所在處的重力加速度有關,與振幅及擺球的質量 (填“有關”或“無關”).單擺的周期叫固有周期.(2)單擺的周期公式在單擺偏角 時成立(偏角為5°時,由周期公式算出的周期和精確值相差0.01%).(3)單擺周期公式中的g應為單擺所在處的重力加速度,l應為單擺的擺長.因為實際的單擺擺球不可能是質點,所以擺長是指從 到 的長度,l=l′+,l′為擺線長,d為擺球直徑.3.計算單擺的周期有兩種方法,一是依據T=2π,二是根據T=.第一種方法利用了單擺的周期公式,計算的關鍵是正確確定擺長.第二種方法利用了粗測周期的一種方法,周期的大小雖然不取決于t和N,但利用該種方法計算周期,會受到時間t和振動次數N測量的準確性的影響.一、單擺的回復力例1 下列有關單擺運動過程中的受力,說法正確的是(  )A.單擺運動的回復力是重力和擺線拉力的合力B.單擺運動的回復力是重力沿圓弧切線方向的一個分力C.單擺過平衡位置的合外力為零D.單擺過平衡位置的回復力為零二、單擺的周期例2 一個單擺,如果擺球的質量增加為原來的4倍,擺球經過平衡位置時速度減為原來的一半,則單擺的(  )A.頻率不變,振幅不變B.頻率不變,振幅改變C.頻率改變,振幅不變D.頻率改變,振幅改變針對訓練 已知單擺a完成10次全振動的時間內,單擺b完成6次全振動,兩擺長之差為1.6 m,則兩單擺長la與lb分別為(  )A.la=2.5 m,lb=0.9 m B.la=0.9 m,lb=2.5 mC.la=2.4 m,lb=4.0 m D.la=4.0 m,lb=2.4 m例3 如圖3所示,MN為半徑較大的光滑圓弧軌道的一部分,把小球A放在MN的圓心處,再把另一小球B放在MN上離最低點C很近的B處,今使兩球同時自由釋放,則在不計空氣阻力時有(  )圖3A.A球先到達C點B.B球先到達C點C.兩球同時到達C點D.無法確定哪一個球先到達C點1.(對單擺模型的理解)單擺是為研究振動而抽象出的理想化模型,其理想化條件是(  )A.擺線質量不計B.擺線長度不可伸縮C.擺球的直徑比擺線長度短得多D.只要是單擺的運動就是一種簡諧運動2.(單擺的回復力)單擺振動的回復力是(  )A.擺球所受的重力B.擺球重力在垂直懸線方向上的分力C.懸線對擺球的拉力D.擺球所受重力和懸線對擺球拉力的合力3.(單擺的周期)單擺原來的周期為T,下列哪種情況會使單擺周期發生變化(  )A.擺長減為原來的 B.擺球的質量減為原來的C.振幅減為原來的 D.重力加速度減為原來的4.(單擺的周期)甲、乙兩個單擺,甲的擺長為乙的4倍,甲擺的振幅是乙擺的3倍,甲擺球的質量是乙的2倍,那么甲擺動5次的時間里,乙擺動________次.
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2019 物理 選修 高中 1.2 單擺
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