2023年高中物理粵教版（）,選擇性必修,第一冊(cè),第二章,機(jī)械振動(dòng)第三節(jié),單擺習(xí)題,學(xué)習(xí)任務(wù)單

2023年高中,,物理,,粵教版（）,選擇性必修,第一冊(cè),第二章,機(jī)械振動(dòng),,第三節(jié),單擺習(xí)題,學(xué)習(xí)任務(wù)單下面是我為大家整理的高中,,物理,,粵教版（）,選擇性必修,第一冊(cè),第二章,機(jī)械振動(dòng),,第三節(jié),單擺習(xí)題,學(xué)習(xí)任務(wù)單,供大家參考。

高中

物理

粵教版（2023）

）

選擇性必修

第一冊(cè)

第二章

機(jī)械振動(dòng)

第三節(jié)

單擺習(xí)題

學(xué)習(xí)任務(wù)單

課題單擺習(xí)題課

年級(jí)

高二知識(shí)點(diǎn)來源

高中

物理

粵教版（2023）

選擇性必修第一冊(cè)第二章機(jī)械振動(dòng)

第三節(jié)單擺習(xí)題學(xué)習(xí)目標(biāo)

物理觀念：1.知道單擺振動(dòng)時(shí)回復(fù)力的來源.2.知道影響單擺周期的因素，掌握單擺的周期公式.3.掌握用單擺測(cè)定重力加速度的原理和方法．科學(xué)思維：1.理解單擺模型和單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件.2.引導(dǎo)學(xué)生對(duì)擺球進(jìn)行受力分析，將單擺納入簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)模型．科學(xué)探究：

會(huì)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋畬W(xué)習(xí)重難點(diǎn)

1.理解單擺模型和單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件，掌握用單擺測(cè)定重力加速度的原理和方法．2.理解單擺周期公式并能用于計(jì)算．

一、單擺及單擺的回復(fù)力1.(1)單擺的回復(fù)力就是單擺所受的合外力嗎？

(2)單擺經(jīng)過平衡位置時(shí)，回復(fù)力為零，合外力也為零嗎？

2．單擺向心力來源：

．3．單擺回復(fù)力來源：

．4．回復(fù)力的大?。?/p>

．二、單擺的周期1.單擺的周期公式為

(1)單擺的擺長(zhǎng)l等于懸線的長(zhǎng)度嗎？

(2)將一個(gè)單擺移送到不同的星球表面時(shí)，周期會(huì)發(fā)生變化嗎？

2．對(duì)周期公式的理解

三、實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)定重力加速度1．實(shí)驗(yàn)原理

．2．實(shí)驗(yàn)器材

．3．實(shí)驗(yàn)步驟

．4．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)公式法：

．

(2)圖象法：

．5．注意事項(xiàng)

．

(對(duì)單擺回復(fù)力的理解)(多選)一單擺做小角度擺動(dòng)，其振動(dòng)圖象如圖所示，以下說法正確的是(

)

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(單擺的周期公式)如圖所示，擺長(zhǎng)為l的單擺放在傾角為θ的光滑固定斜面上，則擺球在斜面所在的平面內(nèi)做小擺角振動(dòng)時(shí)的周期為(

)

圖9A．T＝2πlg

B．T＝2πlgcosθ

C．T＝2πlgsinθ

D．以上答案都不對(duì)

(單擺的周期公式)(多選)圖為甲、乙兩單擺的振動(dòng)圖象，則(

)

A．若甲、乙兩單擺在同一地點(diǎn)擺動(dòng)，則甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)之比l甲∶l乙＝2∶1

B．若甲、乙兩單擺在同一地點(diǎn)擺動(dòng)，則甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)之比l甲∶l乙＝4∶1C．若甲、乙兩單擺擺長(zhǎng)相同，且在不同的星球上擺動(dòng)，則甲、乙兩單擺所在星球的重力加速度之比g甲∶g乙＝4∶1D．若甲、乙兩單擺擺長(zhǎng)相同，且在不同的星球上擺動(dòng)，則甲、乙兩單擺所在星球的重力加速度之比g甲∶g乙＝1∶4

(用單擺測(cè)定重力加速度)某同學(xué)在做利用單擺測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)中，先測(cè)得擺線長(zhǎng)為97.50cm，擺球直徑為2.00cm，然后用秒表記錄了單擺全振動(dòng)50次所用的時(shí)間，如圖所示，則：

(1)該擺擺長(zhǎng)為________cm，秒表所示讀數(shù)為________s.

(2)如果測(cè)得的g值偏小，可能的原因是(

)A．測(cè)擺線長(zhǎng)時(shí)擺線拉得過緊B．?dāng)[線上端懸點(diǎn)未固定，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長(zhǎng)度增加了C．開始計(jì)時(shí)時(shí)，秒表過遲按下D．實(shí)驗(yàn)中誤將49次全振動(dòng)記為50次(3)為了提高實(shí)驗(yàn)精度，在實(shí)驗(yàn)中可改變幾次擺長(zhǎng)l并測(cè)出相應(yīng)的周期T，從而得出對(duì)應(yīng)的l與T的數(shù)據(jù)，再以l為橫坐標(biāo)，T2為縱坐標(biāo)，將所得數(shù)據(jù)連成直線如圖12所示，并求得該直線的斜率為k，則重力加速度g＝________(用k表示)．

如圖所示是處于同一地點(diǎn)的兩個(gè)單擺的振動(dòng)圖象。

(1)甲、乙兩個(gè)擺的擺長(zhǎng)之比是多少？(2)以向右的方向作為擺球偏離平衡位置的位移的正方向，從t＝0起，乙第一次到達(dá)右方最大位移處時(shí)，甲振動(dòng)到了什么位置？向什么方向運(yùn)動(dòng)？

四、等效擺長(zhǎng)和等效重力加速度1．等效擺長(zhǎng)問題等效擺長(zhǎng)為

。如圖甲、乙所示，忽略擺球直徑且擺球在垂直紙面的豎直平面內(nèi)做小角度的擺動(dòng)，則其等效擺長(zhǎng)分別為L(zhǎng)甲＝

，L乙＝

。

2．等效重力加速度問題等效重力加速度為

。

有人利用安裝在氣球載人艙內(nèi)的單擺來確定氣球的高度。已知該單擺在海平面處的周期是T，當(dāng)氣球停在某一高度時(shí)，測(cè)得該單擺周期為T′，求該氣球此時(shí)離海平面的高度h。(把地球看做質(zhì)量均勻分布的半徑為R的球體)

一單擺在地面上的擺動(dòng)周期與在某礦井底部的擺動(dòng)周期的比值為k。設(shè)地球的半徑為R，假定地球的密度均勻，已知質(zhì)量均勻分布的球殼對(duì)殼內(nèi)物體的引力為零，求礦井的深度d。

11.4《單擺習(xí)題課》課后鞏固練習(xí)1.(單擺的認(rèn)識(shí))(多選)單擺是為研究振動(dòng)而抽象出的理想化模型，其理想化條件是(

)A．?dāng)[線質(zhì)量不計(jì)B．?dāng)[線不可伸縮C．?dāng)[球的直徑比擺線長(zhǎng)度短得多D．只要是單擺的運(yùn)動(dòng)就是一種簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)2．(單擺的回復(fù)力)單擺振動(dòng)的回復(fù)力是(

)A．?dāng)[球所受的重力

B．?dāng)[球重力在垂直懸線方向上的分力C．懸線對(duì)擺球的拉力D．?dāng)[球所受重力和懸線對(duì)擺球拉力的合力3．(單擺的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng))關(guān)于單擺，下列說法中正確的是(

)A．?dāng)[球運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是它受到的合力B．?dāng)[球在運(yùn)動(dòng)過程中經(jīng)過軌跡上的同一點(diǎn)，加速度是不變的C．?dāng)[球在運(yùn)動(dòng)過程中加速度的方向始終指向平衡位置D．?dāng)[球經(jīng)過平衡位置時(shí)，加速度為零4．(單擺的周期)發(fā)生下列哪一種情況時(shí)，單擺周期會(huì)增大(

)A．增大擺球質(zhì)量B．縮短擺長(zhǎng)C．減小單擺振幅D．將單擺由山下移至山頂5．(單擺周期的應(yīng)用)如圖所示，光滑圓弧軌道的半徑為2m，C點(diǎn)為圓心正下方的點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)與C點(diǎn)的距離分別為6cm與2cm，a、b兩直徑相同的小球分別從A、B兩點(diǎn)由靜止同時(shí)釋放，則兩小球相碰的位置是(

)

A．C點(diǎn)

B．C點(diǎn)右側(cè)C．C點(diǎn)左側(cè)

D．不能確定6．(單擺的周期與運(yùn)動(dòng))如圖所示的單擺，擺長(zhǎng)為l＝40cm，擺球在t＝0時(shí)刻從右側(cè)最高點(diǎn)釋放做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，則當(dāng)t＝1s時(shí)，小球的運(yùn)動(dòng)情況是(g取10m/s2)(

)

A．向右加速

B．向右減速C．向左加速

D．向左減速7．(單擺的周期)已知在地面上某一位置單擺a完成10次簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的全振動(dòng)的時(shí)間，單擺b正好完成6次簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的全振動(dòng)，兩單擺擺長(zhǎng)之差為1.6m，則兩單擺擺長(zhǎng)La與Lb分別

為(

)A．La＝2.5m，Lb＝0.9mB．La＝0.9m，Lb＝2.5mC．La＝2.4m，Lb＝4.0mD．La＝4.0m，Lb＝2.4m8．(綜合)圖甲是一個(gè)單擺振動(dòng)的情形，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，根據(jù)圖象回答：

(1)單擺振動(dòng)的頻率是多大？(2)開始時(shí)刻擺球在何位置？(3)若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?0m/s2，試求這個(gè)單擺的擺長(zhǎng)是多少？

9.如圖所示為同一地點(diǎn)的兩單擺甲、乙的振動(dòng)圖象，下列說法中正確的是(

)A．甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)相等B．甲擺的振幅比乙擺大C．甲擺的機(jī)械能比乙擺大D．在t＝0.5s時(shí)有正向最大加速度的是乙擺10．(綜合)關(guān)于單擺的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是(

)①單擺的回復(fù)力是擺線的拉力與重力的合力②單擺的回復(fù)力是重力沿?cái)[球運(yùn)動(dòng)軌跡切向的分力③單擺的周期與擺球質(zhì)量無關(guān)，與振幅無關(guān)，與擺長(zhǎng)和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣扔嘘P(guān)④單擺的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)⑤在山腳下走時(shí)準(zhǔn)確的擺鐘移到高山上走時(shí)將變快A．③④

B．②③C．③④⑤

D．①④⑤11.(綜合)(多選)如圖所示，在同一地點(diǎn)用質(zhì)量分別為m和2m的小球做成擺長(zhǎng)相等的兩個(gè)擺，開始時(shí)將它們拉開平衡位置的擺角分別為θ1和θ2，且θ1＜θ2＜5°，放手后兩單擺在擺動(dòng)的過程中(

)

A．周期相等B．周期不相等C．通過最低點(diǎn)時(shí)細(xì)線的拉力相同D．通過最低點(diǎn)時(shí)細(xì)線的拉力不同12．(單擺的圖象分析)(多選)如圖所示為同一地點(diǎn)的兩單擺甲、乙的振動(dòng)圖象，下列說法中正確的是(

)

A．甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)相等B．甲單擺的振幅比乙的大C．甲單擺的機(jī)械能比乙的大D．在t＝0.5s時(shí)有正向最大加速度的是乙單擺13．(單擺的周期)(多選)有一擺長(zhǎng)為L(zhǎng)的單擺，懸點(diǎn)正下方某處有一小釘，當(dāng)擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)，擺線上部被小釘擋住，使擺長(zhǎng)發(fā)生變化。現(xiàn)使擺球做小幅度擺動(dòng)，擺球從一邊最高點(diǎn)擺到另一端最高點(diǎn)過程的閃光照片如圖所示(懸點(diǎn)和小釘未被攝入)，P點(diǎn)為擺動(dòng)的最低點(diǎn)，已知每相鄰兩次閃光的時(shí)間間隔相等，由此可知(

)

A．P點(diǎn)左方為擺線碰到釘子后的擺動(dòng)B．P點(diǎn)右方為擺線碰到釘子后的擺動(dòng)C．小釘與懸點(diǎn)的距離為L(zhǎng)4

D．每相鄰兩次閃光的時(shí)間間隔為π8

Lg

14．(綜合)如圖所示，單擺甲放在空氣中，周期為T甲，單擺乙?guī)д?，放在勻?qiáng)磁場(chǎng)中，周期為T乙，單擺丙帶正電，放在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，周期為T丙，單擺丁放在靜止的光滑斜面上，周期為T丁。已知以上四個(gè)單擺所在位置重力加速度大小相等，且擺長(zhǎng)相等，那么(

)

A．T甲gt;T乙gt;T丙gt;T丁

B．T乙gt;T甲＝T丙gt;T丁

C．T丙gt;T甲gt;T丁gt;T乙

D．T丁gt;T甲＝T乙gt;T丙

參考答案1.答案ABC解析單擺由擺線和擺球組成，擺線只計(jì)長(zhǎng)度不計(jì)質(zhì)量，擺球只計(jì)質(zhì)量不計(jì)大小，且擺線不可伸縮。但把單擺的運(yùn)動(dòng)作為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)來處理是有條件的，只有在擺角很小(θ≤5°)的情況下才能視單擺的運(yùn)動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。故A、B、C正確，D錯(cuò)誤。

2.答案B解析單擺振動(dòng)的回復(fù)力是擺球重力沿圓弧切線方向的分力，即擺球重力在垂直懸線方向上的分力，B正確。

3.答案B解析擺球的回復(fù)力為重力沿其運(yùn)動(dòng)軌跡切線方向的分力，A錯(cuò)誤；擺球經(jīng)過平衡位置即最低點(diǎn)時(shí)，回復(fù)力為0，但合力提供向心力，不為0，故此時(shí)加速度不為0，D錯(cuò)誤；回復(fù)力的方向指向平衡位置，但合力的方向并不始終指向平衡位置，故擺球在運(yùn)動(dòng)過程中的加速度方向也并不始終指向平衡位置，C錯(cuò)誤；由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)可知B正確。

4.答案D解析由單擺的周期公式T＝2πlg知，T與單擺的擺球質(zhì)量、振幅無關(guān)，縮短擺長(zhǎng)，l變小，T變小，A、B、C錯(cuò)誤；單擺由山下移到山頂，g變小，T變大，D正確。

5.答案A解析由于軌道半徑遠(yuǎn)大于A、B兩點(diǎn)與C點(diǎn)的距離，故兩小球都可看做在做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，

類似于單擺。因此周期只與擺長(zhǎng)即軌道半徑和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣扔嘘P(guān)，與運(yùn)動(dòng)的弧長(zhǎng)即振幅無關(guān)，可知兩小球周期相同，故兩小球同時(shí)到達(dá)C點(diǎn)，即在C點(diǎn)相碰，A正確。

6.答案B解析單擺的周期T＝2πlg＝2π0.410

s＝0.4πs≈1.256s，t＝1s時(shí)，34Tlt;tlt;T。t＝0時(shí)，擺球從右側(cè)最高點(diǎn)釋放做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在t＝1s時(shí)已經(jīng)越過平衡位置(最低點(diǎn))，向右側(cè)最大位移處運(yùn)動(dòng)，由平衡位置向最大位移處運(yùn)動(dòng)的過程中，擺球做的是減速運(yùn)動(dòng)，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確。

7.答案B解析單擺完成一次全振動(dòng)所需的時(shí)間叫做單擺的周期，根據(jù)題設(shè)可知a、b兩單擺的周期之比為：

TaTb＝610，由單擺的周期公式T＝2πLg得：TaTb＝LaLb，根據(jù)題設(shè)可知Lb－La＝1.6m，聯(lián)立解得La＝0.9m，Lb＝2.5m。故B正確。

8.答案(1)1.25Hz(2)B點(diǎn)(3)0.16m解析(1)由圖乙知周期T＝0.8s，則頻率f＝1T＝1.25Hz。

(2)由圖乙知，t＝0時(shí)刻擺球在負(fù)向最大位移處，因向右為正方向，所以開始時(shí)刻擺球在B點(diǎn)。

(3)由T＝2πlg，得l＝gT24π2≈0.16m。

9.答案ABD解析：由圖看出，兩單擺的周期相同，同一地點(diǎn)g相同，由單擺的周期公式T＝2πLg得知，甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)L相等，故A正確；甲擺的振幅為10cm，乙擺的振幅為7cm，則甲擺的振幅比乙擺大，故B正確；盡管甲擺的振幅比乙擺大，兩擺的擺長(zhǎng)相等，但由于兩擺的質(zhì)量未