单摆导学案新部编版2

1、教师学科教案20 - 20 学年度第学期任教学科：任教年级：任教老师： xx市实验学校1.2单摆1 单摆的平衡位置摆球静止在O点时，悬线竖直下垂，受 和【学习目标】1 理解单摆构成的特点及做简谐运动的条件，掌握单摆振动的周期公式。2 通过小组积极讨论，大胆质疑，学会由实验得出物理规律的方法。3 以极度的热情投入学习，体验成功的快乐。 重点：掌握好单摆的周期公式及其成立条件 难点：单摆回复力的分析【自主学习】 知识点一、单摆1、结构：如图，细线上端固定，下端系一小球，如果细线的质量与 相比可以忽略， 与线的长度相比也可忽略，同时不计线的伸缩，这样的装置就叫做单摆。单摆是实际摆的的模型2. 单摆摆

2、球的运动特点：摆球以悬点为圆心在竖直平面内做 .（2）摆球同时以最低点 0为平衡位置做 知识点二、单摆的回复力小球受的合力为 ，可以保持静止，所以O点是单摆的平衡位置单摆的回复力 将球拉离平衡位置（最大摆角5），在拉力F和重力G的合2. :力作用下，摆球沿着一小段圆弧AA /做往复运动，这就是单摆的振动。当球运动到P时，受力如图，将重力G沿切线和细线两方向分解为G1和F。图 11-4-2沿细线方向：Fn =F / G1，作用是提，供球做圆周运动的力;切线方向:F t =F=Gsin 0 ,作用是 提,供球做振动的3.在偏角0很小的情况下,sin 0 =，单摆的振动为简谐运动.（请同学们通过看书

3、自已写出证明） 知识点三、单摆的周期1 影响单摆周期的因素实验表明：单摆的周期与摆球的质量 . （2）在偏角很小时，单摆的周期与振幅.这是单摆的等时性，是由伽利略首先发现的。（3）单摆的周期与摆长 ，摆长越长，周期 . （4）单摆的周期还与重力加速度有关（自行设计）2、实验探究：单摆的周期和摆长的关系 记录实验过程中的摆长和周期值的表格作出T-I图象和T2-|图象2.单摆的周期公式荷兰物理学家惠更斯经详细研究单摆的振动，发现：单摆做简谐运动的周期T与摆长L的成正比,与重力加速度g的成反比,而与振幅、摆球的质量无关。即：T=，其中L是等效摆长一是指摆动圆弧的圆心到摆球重心的距离。g是单摆所在处的

4、等效重力加速度。g由单摆所在的空间位置决定，不同位置 g值一般不同，随纬度的增大而 ，随高度的增大而 ；不同天体表面上，g值不同；g值还由单摆系统的运动状态决定。【巩固训练】1. 单摆作简谐运动时的回复力是：（）A. 摆球的重力B.摆球重力沿圆弧切线的分力C.摆线的拉力D.摆球重力与摆线拉力的合力2. 单摆（V 5 °）的振动周期在发生下述哪些情况中增大：（）A. 摆球的质量增大B.摆长增大C.单摆由赤道移到北极D.增大振幅3. 由单摆作简谐运动的周期公式可知：（）A. 摆长无限减小，可以使振动周期接近于零B. 在月球表面的单摆周期一定比地球表面的单摆的周期长C.单摆的振动周期与摆球

5、的质量无关D.单摆的振动周期与摆角无关,所以摆角可以是 30 °4. 振动的单摆小球通过平衡位置时，下列关于回复力的方向和数值说法正确的是（）A.指向地面B.指向悬点C.数值为零D.数值不为零5. 一单摆摆长为98cm，t=0时开始从平衡位置向右运动，则当t=1.2s时，下列关于单摆运动的描述正确的是（）A. 正向左做减速运动，加速度正在增大B. 正向左做加速运动，加速度正在减小C. 正向右做减速运动，加速度正在增大D. 正向右做加速运动，加速度正在增大1.3简谐运动的图像和公式【基础导学】一、简谐运动的图象1 图象：2 横坐标表示 纵坐标表示,描绘岀简谐运动的质点的 随变化的图像,

6、称为简 谐运动的图像。3简谐运动的图像是一条.-（或）曲线，由简谐运动的图像可以直接读出物体振动的 一和。二、简谐运动的表达式1 .表达式：x=或x=其中 A 表示简谐运动的,T禾口 f 分别表示简谐运动的和三、简谐运动的相位、相位差在表达式x=Asin（2f n t+中$）,表示简谐运动的相位，©表示t=0时的相位，叫做，简称。频率相同、初相不同的两个振动物体的相位【典型例题】例1如图甲是演示简谐运动图象的装置，当盛沙漏斗下的木板N被匀速地拉出时，从摆动着的漏斗中漏出的沙在板上形成的曲线显示出摆的位移随时间变化的关系，板上的直线OO1代表时间轴.图乙是两个摆中的沙在各自木板上形成的

7、曲 线，若板N 1和板N 2拉动的速度 v i和v 2的关系为v 2 = 2 v 1,则板N 1、N 2上曲线所代表的振动周期T 1和T 2的关系为（）试在图乙中标出)正方旬变形练习2图A .T 2 = T 1B T2 = 2T1C T 2 = 4T1D T 2= 1/4 T 1变式练习1图甲为单摆的振动图象，图乙为单摆做简谐运动的实际情况图,t时刻摆球所在的实际位置及振动方向（例2. 一质点做简谐运动，其位移x与时间t的关系曲线如图所示，由图可知A 质点振动的频率为0.25 HzB 质点的振幅为2 cmCt= 3 s时，质点的速度最大Dt= 4 s时，质点所受的合力为零变式练习2如图所示是一

8、个质点的振动图象，据图象回答下列问题:振动的振幅、频率； 在t = 0.1 s, 0.3 s, 0.5 s, 0.7 s时质点的振动方 向；质点速度首次具有最大负值的时刻和位置；质点运动 的加速度首次具有最大负值的时刻和位置；在0.6 s到0.8 s这段时间内质点的运动情况。例3有两个振动物体的振动方程分别是：X1=3sin（100 n t+ n； x/3）2=3sin（100 n t+4） n /,则下列说法正确的是（）A 它们的振幅相同B 它们的周期相同C它们的相位差恒定D 它们的振动步调一致变式练习2有两个简谐振动：X1 =3asin(4 n + bt n /4)和 X2 =9asin(

9、8 n bt+ n， /2)它们的振幅之比是多少？它们的频率各是多少？t=0时它们的相位差是多少?【课后作业】1 一个弹簧振子在A、B间做简谐运动，O为平衡位置，如图所示，以某一时刻作 计时点（t为零），经1/4周期，振子具有正方向最大的加速度，那么在下述几)个振动图象中，能正确反映振子振动情况的是（以向右为正方向）（）2 个质点做简谐运动的图像如图所示，下列结论正确的是（A 质点的振动频率为 4HzB 在10s内质点通过的路程是 20cmC 在第5s末，质点的速度为零，加速度最大D 在t= 1.5s和t= 4.5s两时刻质点的加速度方向和速度方向都相同3 如图所示是甲、乙两个质量相等的振子分

10、别做简谐运动的图象，那么A .甲、乙两振子的振幅分别是2cm、1cmB 甲的振动频率比乙小C .前2s内甲、乙两振子加速度均为正D 第2s末甲的速度最大,乙的加速度最大4. 如图所示,在水平地面上,有两个质量分别为M和m的物块用一劲度系数为 k的轻质弹簧相连，现用一个竖直向下的力F下压物块m,撤销F后,物块M恰好被提离地面，由此可知 F的大小是()A. MgB. mgC. ( M-m)gD. (M+m)g5. 卡车在行驶时，货物随车厢底板上下振动但不脱离底板，假设货物做简谐运动，以向上为正，其振动图象如图所示，在图中取a、b、c、d四个点对应的时刻中，在 点对应的时刻，货物对车厢底板的压力最大，在=点对应的时刻，货物对车厢底板的压力最小6如图所示，一块涂有炭黑的玻璃板,质量为2kg，在竖直向上拉力F的作用下由 静止开始竖直向上做匀变速直线运动