河北省涞水波峰中学人教版高中物理选修3-4导学案11.4单摆

§11.4单摆20172018学年第二学期第25号备课组长签字教研组长签字：________编写人：张晓杰班级：第组姓名：__________任何业绩的质变都来自于量变的积累。一、课前预习单【学习目标】1.知道什么是单摆。2.理解单摆构成的特点及做简谐运动的条件。3.掌握单摆振动的周期公式。并能进行相关计算。【完成目标】一、单摆：1、组成：________和________．2、单摆是一种理想模型，实际摆可视为单摆的条件：(1)细线形变要求：细线的_____________可以忽略．(2)质量要求：细线质量与小球质量相比可以忽略．(3)细线长度要求：球的直径与细线的长度相比可以忽略．(4)受力要求：与小球受到的重力及线的拉力相比，空气对它的阻力可以__________．(5)摆角要求：单摆在摆动过程中要求摆角________5°(选填“大于”“小于”或“等于”)．二、单摆的回复力1、回复力的来源：摆球的重力沿圆弧切线方向的分力．2、回复力的特点：在偏角很小时，单摆所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成正比，方向总指向平衡位置，即F＝－eq\f(mg,l)x.3、运动规律：单摆在偏角很小时做简谐运动．三、测量单摆周期1、把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之做简谐运动．以摆球通过平衡位置时开始计时，用停表记下摆球通过平衡位置n次所用的时间t，因为单摆完成一个周期的振动，经过平衡位置两次，所以有t＝eq\f(n,2)T，T＝eq\f(2t,n).用米尺量出悬线长度l′，用游标卡尺量出摆球的直径d，则摆长l＝l′＋eq\f(d,2).2、探究单摆周期T与摆长l的关系(1)改变单摆的摆长，测出不同摆长单摆的周期，自己设计一个表格，把所测数据填入表中．(2)根据表中数据，在坐标纸上描点，以T为纵轴，l为横轴，画出T－l图像．(3)根据表中数据，在坐标纸上描点，以T的平方为纵轴，l为横轴，画出T2－l图像．分析T2－l图像，可得周期的平方与摆长成正比．(4)惠更斯研究了单摆的振动，发现在偏角很小的情况下，单摆做简谐运动的周期T跟摆长l的二次方根成正比，跟重力加速度g的二次方根成反比，跟振幅、摆球的质量无关，并且确定了如下的单摆周期的公式T＝2πeq\r(\f(l,g)).二、课中探究单1.（1）讨论下列摆长：摆长l是指摆动轨迹圆弧的圆心到摆球重心的距离，而不一定是摆线的长度或摆线长度加小球半径长．如图1­2­2所示[(b)、(c)、(d)图中小球均视作质点]：（2）．单摆周期公式中g的理解：写出下图中单摆的周期表达式2.重点、难点：掌握好单摆的周期公式及其成立条件，单摆回复力的分析。3、典例分析（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（＜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【课堂总结】1.本节学到了哪些知识？本节学到了哪些方法和技能?三、达标检测单1、关于单摆做简谐运动的回复力正确的说法是（）A．就是振子所受的合外力 B．振子所受合外力在振子运动方向的分力C．振子的重力在运动方向的分力 D．振子经过平衡位置时回复力为零2、用空心铁球内部装满水做摆球，若球正下方有一小孔，水不断从孔中流出，从球内装满水到水流完为止的过程中，其振动周期的大小是（）A．不变B．变大C．先变大后变小再回到原值D．先变小后变大再回到原值 3、一个摆钟从甲地拿到乙地，它的钟摆摆动加快了，则下列对此现象的分析及调准方法的叙述中正确的是（）A．G甲＞G乙，将摆长适当增长B．G甲＞G乙，将摆长适当缩短C．G甲＜G乙，将摆长适当增长D．G甲＜G乙，将摆长适当缩短4、一绳长为L的单摆，在悬点正下方（L—L＇）处的点有一个钉子，如图所示，这个摆的周期是（）5、关于单摆做简谐运动时所受的回复力，下列说法正确的是()A．是重力和摆线对摆球拉力的合力B．是重力沿圆弧切线方向的分力，另一个沿摆线方向的分力与摆线对摆球的拉力平衡C．是重力沿圆弧切线方向的分力，另一个沿摆线方向的分力总是小于或等于摆线对摆球的拉力D．是摆球所受的合力沿圆弧切线方向的分力若单摆的摆长不变，摆球的质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时的速度减小为原来的1/2，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，振幅改变 D．频率改变，振幅不变7、要使单摆的振动频率加大，可采用下列哪些做法()A．使摆球的质量减小B．使单摆的摆线变长C．将单摆从赤道移到北极D．将单摆从平原移到高山上8、如图所示是半径很大的光滑凹球面的一部分，有一个小球第一次自A点由静止开始滑下，到达最低点O时的速度为v1，用时为t1；第二次自B点由静止开始滑下，到达最低点O时的速度为v2，用时为t2，下列关系正确的是()A．t1＝t2，v1>v2 B．t1>t2，v1<v2C．t1<t2，v1>v2 D．t1>t2，v1>v2正确的是()A．t1时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最小B．t2时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最小C．t3