沪教版高中物理选修3-4 1.3探究摆钟的物理原理_学案3

探究摆钟的物理原理

【学习目标】
1．知道什么是单摆；了解单摆运动的特点
2．理解单摆振动的回复力来源，知道单摆做简谐运动的原因
3．了解单摆的步调，会应用相和相差来研究单摆的步调问题
【学习重点】
单摆回复力的分析及证明单摆做简谐运动的条件
【学习难点】
理解摆角很小时单摆的振动是简谐运动
【学习过程】
1．单摆：细线一端固定在悬点，另一端系一个小球，如果小球细线的_______ 和_______可以忽略，细线的长度又比______________大得多，这样的装置就叫单摆。在偏角很小的情况下，单摆的运动可视为____________，其振动图像遵循______函数规律。
2．摆长：___________________________________，摆球看成是没有 只有质量的点。
3．单摆的回复力由 提供。它与偏离平衡位置的位移成_______，方向总指向 _______即F=_______。
4．单摆是理想化的模型：忽略在摆动过程中受到的_______，实验中尽量选择_______大、体积小的小球。
5．对同频率的两个振动x1=A1sin(ωt+ ?1)，x2=A2sin(ωt+ ?2) 相差（相位之差）(ωt+?1)-(ωt+ ?2)= ?1- ?2= ? ?， 若Δφ=0，则两振动_______（步调相同）； 若Δφ=π，则两振动_______（步调相反）
【达标检测】
1．下列有关单摆运动过程中受力的说法中，正确的是（ ）
A．回复力是重力和摆线拉力的合力 B．单摆过平衡位置时合力为零
C．回复力是重力沿圆弧方向的一个分力 D．回复力是摆线拉力的一个分力
2．振动着的单摆摆球，通过平衡位置时，它受到的回复力（ ）
A．指向地面 B．指向悬点 C．数值为零 D．垂直摆线，指向运动方向
3．关于单摆摆球在运动过程中的受力，下列结论正确的是（ ）
A．摆球受的向心力最大时，摆球的加速度方向沿摆球的运动方向
C．摆球受重力、摆线的张力、回复力、向心力的作用
B．摆球受的回复力最大时，向心力为零；回复力为零时，向心力最大
D．摆球受的回复力最大时，摆线中的张力大小比摆球的重力大
4．如图所示，A．B分别为单摆做简谐振动时摆球的不同位置，其中，位置A为摆球摆动的最高位置，虚线为过悬点的竖直线。以摆球最低位置为重力势能零点，则摆球在摆动过程中（ ）
A．位于B处时动能最大
B．位于A处时势能最大
C．在位置A的势能大于在位置B的动能
D． 在位置B的机械能大于在位置A的机械能
5．关于小孩子荡秋千，有下列四种说法，其中正确的是：
① 质量大一些的小孩子荡秋千，它摆动的频率会更大些。
② 小孩子在秋千达到最低点处有失重的感觉。
③ 拉绳被磨损了的秋千，绳子最容易在最低点断开。
④ 自己荡秋千想荡高一些，必须在两侧最高点提高重点，增加势能。
A．①②????????????????????????B．③④ C．②③????????????????D．②④
6．公路上匀速行驶的货车受一扰动，车上货物随车厢底板上下振动但不脱离底板。一段时间内货物在竖直方向的振动可视为简谐运动，周期为 T 。取竖直向上为正方向，以某时刻作为计时起点，即 t = 0 时，其振动图象如所示，则（ ）
A．t = T 时，货物对车厢底板的压力最大
B．t = T 时，货物对车厢底板的压力最小
C．t = T 时，货物对车厢底板的压力最大
D．t = T 时，货物对车厢底板的压力最小
7．物体 A 做简谐运动的振动位移xA = 3sin ( 100t + ) m ，物体 B 做简谐运动的振动位移 xB = 5sin ( 100t + ) m 。比较 A 、B 的运动，下列说法中正确的是（ ）
A．A 的振幅是 6 m ，B 的振幅是 10 m B．周期是标量，A 、B 周期相等，为 100 s
C．A 振动的频率 fA 等于B 振动的频率 fB D．A 的相位始终超前 B 的相位
8．一个单摆摆长为L，摆球的质量为m，单摆做简谐运动。当摆角为θ时，摆球振动的加速度为多大？当它摆动到平衡位置时，若速度为v，那么它振动的加速度又为多大？此时的实际加速度是多大？