【学霸笔记：同步精讲】13 第二章 4．单摆 讲义--高中人教版物理选择性必修第一册（江苏专版）

4．单摆 [学习目标]　1．知道什么是单摆，了解单摆的构成及单摆的回复力。2．理解单摆做简谐运动的条件，掌握单摆的周期公式，会利用图像法分析单摆的运动，并能够进行计算。3．探究单摆周期与摆长之间的关系，体会实验设计的思路。4．借助单摆周期影响因素的分析，培养严谨的科学态度。 知识点一　单摆及单摆的回复力 1．单摆模型 (1)由细线和____组成。 (2)细线的质量和小球相比可以____。 (3)小球的直径与线的长度相比可以____。 注意：单摆是理想化模型，实际并不存在。 2．单摆的回复力 (1)回复力的提供：摆球的重力沿圆弧____方向的分力，即F＝_____。 (2)回复力的特点：在摆角很小时，单摆的回复力与它偏离平衡位置位移的大小成____，方向总指向_____。 (3)运动规律：单摆在摆角很小时做____运动。 　在单摆做简谐运动的平衡位置时，摆球所受合外力为零吗？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．思考辨析(正确的打√，错误的打×) (1)单摆运动的回复力是摆球重力和摆线拉力的合力。 ( ) (2)单摆运动的回复力是摆球重力沿圆弧切线方向的一个分力。 ( ) (3)单摆是一个理想化的模型。 ( ) 知识点二　单摆的周期 1．影响单摆周期的因素 (1)单摆的周期与____有关，摆长越长，周期____。 (2)单摆的周期与_____、____无关。 2．周期公式 (1)提出：周期公式由_____首先提出。 (2)公式：T＝___。 2．思考辨析(正确的打√，错误的打×) (1)摆球的质量越大，周期越大。 ( ) (2)单摆的振幅越小，周期越小。 ( ) (3)单摆的摆长越长，周期越大。 ( ) 3．填空 一个理想的单摆，已知其周期为T。如果由于某种原因重力加速度变为原来的2倍，振幅变为原来的3倍，摆长变为原来的8倍，摆球质量变为原来的2倍，它的周期变为____。 (1)判断以下摆动模型是不是单摆，为什么？ (2)试分析单摆的回复力由什么力提供。 考点1　对单摆的回复力及运动特征 的理解 1．单摆的回复力 (1)摆球受力：如图所示，摆球受细线拉力和重力作用。 (2)向心力来源：细线对摆球的拉力和摆球重力沿径向的分力的合力。 (3)回复力来源：摆球重力沿圆弧切线方向的分力F＝mg sin θ。 2．单摆做简谐运动的推证 在摆角很小时，sin θ≈，又回复力F＝mg sin θ，所以单摆振动的回复力为F＝－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。 3．单摆的振动图像 简谐运动的图像是正弦曲线(或余弦曲线)，而在摆角很小的情况下，单摆做简谐运动，故它的振动图像也是正弦曲线(或余弦曲线)。 角度1　对单摆回复力的理解 【典例1】　关于做简谐运动的单摆，下列说法正确的是(　　) A．摆球经过平衡位置时所受合力为零 B．摆球所受合力的大小跟摆球相对平衡位置的位移大小成正比 C．只有在最高点时，回复力才等于重力和摆线拉力的合力 D．摆球在任意位置处，回复力都不等于重力和摆线拉力的合力 [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 角度2　单摆的 ... ...