高中物理2 4單擺 學(xué)案 人教版 選擇性必修第一冊(cè)

2.4單擺學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解單擺模型和單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件，知道單擺振動(dòng)時(shí)回復(fù)力的來(lái)源.2.知道影響單擺周期的因素，掌握單擺的周期公式．課前預(yù)習(xí)1.單擺(1)如果細(xì)線的質(zhì)量與小球相比可以忽略，球的直徑與線的長(zhǎng)度相比也可以忽略，這樣的裝置就叫做.單擺是實(shí)際擺的理想化模型.(2)單擺的平衡位置：擺球時(shí)所在的位置.2.單擺的回復(fù)力(1)回復(fù)力的來(lái)源：如圖所示，擺球的重力沿圓弧方向的分力提供回復(fù)力.(2)回復(fù)力的特點(diǎn)：在偏角很小時(shí)，sinθ≈，所以單擺的回復(fù)力為F＝，即小球所受的回復(fù)力與它偏離平衡位置的位移成，方向總是指向位置，單擺的運(yùn)動(dòng)可看成是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).二、單擺的周期1.單擺振動(dòng)的周期與擺球無(wú)關(guān)，在振幅較小時(shí)與無(wú)關(guān)，但與有關(guān)，擺長(zhǎng)越長(zhǎng)，周期越長(zhǎng).2.單擺的周期公式T＝.例1.關(guān)于單擺，下列認(rèn)識(shí)中正確的是（）A．一根線系著一個(gè)球懸掛起來(lái)，這樣的裝置就是單擺B．可以看成單擺的裝置中，細(xì)線的伸縮和質(zhì)量忽略不計(jì)，線長(zhǎng)比小球直徑大得多C．單擺的振動(dòng)總是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)D．兩個(gè)單擺只要結(jié)構(gòu)相同，它們的振動(dòng)步調(diào)便相同例2.一個(gè)單擺的擺長(zhǎng)為l，在其懸點(diǎn)O的正下方0.19l處有一釘子P，如圖，現(xiàn)將擺球向左拉開到A，使擺線偏角θ<5°，放手后使其擺動(dòng)，擺動(dòng)到B的過(guò)程中擺角也小于5°，求出單擺的振動(dòng)周期。課堂練習(xí)：1.一單擺做小角度擺動(dòng)，其振動(dòng)圖像如圖所示，以下說(shuō)法正確的是（）A．t1時(shí)刻擺球速度為零，擺球的合外力為零B．t2時(shí)刻擺球速度最大，懸線對(duì)它的拉力最小C．t3時(shí)刻擺球速度為零，擺球的回復(fù)力最大D．t4時(shí)刻擺球速度最大，懸線對(duì)它的拉力最大2．關(guān)于單擺，下列說(shuō)法正確的是（）A．單擺擺球從平衡位置運(yùn)動(dòng)到最大位移處再回到平衡位置完成一次全振動(dòng)B．若單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期為T，則擺球動(dòng)能變化的周期也為TC．?dāng)[球重力沿圓弧切線方向的分力提供單擺擺球的回復(fù)力D．單擺擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)加速度為零3．如圖所示為同一地區(qū)兩個(gè)單擺的振動(dòng)圖像，實(shí)線是單擺甲的振動(dòng)圖像，虛線是單擺乙的振動(dòng)圖像。已知兩單擺的擺球質(zhì)量相同，則甲、乙兩個(gè)單擺的（）A．?dāng)[長(zhǎng)之比為1∶2 B．?dāng)[長(zhǎng)之比為2∶1C．最大回復(fù)力之比為1∶8 D．最大回復(fù)力之比為8∶14.如圖所示，三根細(xì)線在O點(diǎn)處打結(jié)，A、B端固定在同一水平面上相距為l的兩點(diǎn)上，使△AOB成直角三角形，∠BAO＝30°，已知OC線長(zhǎng)也是l，下端C點(diǎn)系著一個(gè)小球(半徑可忽略)，下列說(shuō)法正確的是(以下皆指小角度擺動(dòng)，重力加速度為g)()A．讓小球在紙面內(nèi)振動(dòng)，周期T＝2πeq\r(\f(l,g))B．讓小球在垂直紙面內(nèi)振動(dòng)，周期T＝2πeq\r(\f(3l,2g))C．讓小球在紙面內(nèi)振動(dòng)，周期T＝2πeq\r(\f(3l,2g))D．讓小球在垂直紙面內(nèi)振動(dòng)，周期T＝2πeq\r(\f(l,g))5.如圖所示，MN為半徑較大的光滑圓弧的一部分，把小球A放在MN的圓心處，再把另一個(gè)小球B放在MN上離最低點(diǎn)C很近的B處(弧BC所對(duì)圓心角小于5°)，今使兩小球同時(shí)釋放，則()A．球A先到達(dá)C點(diǎn)B．球B先到達(dá)C點(diǎn)C．兩球同時(shí)到達(dá)C點(diǎn)D．無(wú)法確定哪個(gè)球先到達(dá)C點(diǎn)6．為使簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)單擺的周期變長(zhǎng)，可采取以下哪種方法（

）A．振幅適當(dāng)加大 B．?dāng)[長(zhǎng)適當(dāng)加長(zhǎng)C．?dāng)[球質(zhì)量增大 D．將單擺從上海移到北京7．如圖所示為一單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度隨時(shí)間變化的圖像，不考慮空氣阻力的影響，下列說(shuō)法正確的是（）A．此單擺的擺長(zhǎng)約為1mB．t=1s時(shí)單擺的回復(fù)力為零C．若減小釋放單擺時(shí)的擺角，單擺的周期變小D．將此單擺從赤道移至北極，單擺的周期變大8．如圖所示，一單擺懸于O點(diǎn)，擺長(zhǎng)為L(zhǎng)，若在O點(diǎn)正下方的O'點(diǎn)釘一個(gè)光滑釘子，使OO'=，將單擺拉至A處由靜止釋放，小球?qū)⒃贏、B、C間來(lái)回?cái)[動(dòng)，若擺動(dòng)中擺線與豎直方向的夾角小于5°，則此單擺的周期為（）A． B．C． D．9．如圖甲所示是一個(gè)單擺，O是它的平衡位置，B、C是擺球所能到達(dá)的最遠(yuǎn)位置，設(shè)擺球向右運(yùn)動(dòng)為正方向，圖乙是這個(gè)單擺的振動(dòng)圖象，由此可知（）A．單擺振動(dòng)的頻率為2.5HzB．時(shí)擺球位于B點(diǎn)，繩的拉力最大C．時(shí)擺球位于平衡位置O，加速度為零D．若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，則這個(gè)單擺的擺長(zhǎng)是0.16m10．如圖所示為同一地區(qū)兩個(gè)單擺的振動(dòng)圖像，實(shí)線是單擺甲的振動(dòng)圖像，虛線是單擺乙的振動(dòng)圖像。已知兩單擺的擺球質(zhì)量相同，則甲、乙兩個(gè)單擺的（）A．?dāng)[長(zhǎng)之比為1∶2 B．?dāng)[長(zhǎng)之比為2∶1C．最大回復(fù)力之比為1∶8 D．最大回復(fù)力之比為8∶111．都在其平衡位置處;乙每經(jīng)過(guò)4.0s觀察一次擺球的位置,發(fā)現(xiàn)擺球都在平衡位置右側(cè)的最高處,由此可知該單擺的周期不可能的是A．0.5s B．1.0s C．1.5s D．2.0s12．如圖