沪教版高中物理选修3-4 1.3探究摆钟的物理原理_学案1

探究摆钟的物理原理
【学习目标】
1．知道单摆模型，理解单摆做简谐运动的原因。
2．知道如何比较两个振动的步调。
【学习重点】
1．理解单摆模型的理想化要素；
2．学会分析单摆振动的回复力。
【学习难点】
1．理解摆角很小时单摆的振动是简谐运动；
2．两个振动步调的比较——相位。
【学习过程】
一、预习
1．单摆模型的理想化要素：
（1） （2） （3）
2．单摆是实际摆的 模型，实验室中如果实际摆的情况接上述要素的情况，那么研究这个摆时 就可以把它当做单摆来对待。
二、合作探究
1．探究单摆运动的特点
（1）单摆运动的特点：

（2）分析单摆的受力情况

（3）单摆振动中的回复力：
思考：是什么力让小球回到平衡位置的呢？
（4）在摆角很小时单摆的振动：
单摆在偏角很小的情况下，回复力满足，因此做简谐运动。由此可见单摆并不是在任何情况下都做简谐运动。
看书，理解课本上的推导过程。中的k等于什么？
【达标检测】
1．下列所给各组器材，用于制作单摆最理想的一组是 （ ）
A．钻有细孔的直径为1cm的轻质木球、长约25cm较粗的线
B．质量约50kg的钩码、长约50cm较粗而不易伸长的线
C．钻有细孔的直径为1cm的表面光滑的钢球、长约100cm不易伸长的细线
D．钻有细孔的直径为1cm的表面粗糙的钢球、长约100cm极易伸长的细线
2．关于单摆振动时的回复力分析正确的是 （ ）
A．单摆振动的回复力是摆球所受拉力与重力的合力
B．单摆振动的回复力是细线对小球的拉力
C．单摆振动的回复力是小球所受的重力
D．单摆振动的回复力是摆球所受重力在切线方向的分力
延伸拓展
相位：如果我们用函数关系来表示位移与时间的关系那么，一般可以表示为
，其实物理学中把就成为相位，把φ称为初相。
对同频率的两个振动，
相差（相位之差）
显然相差就可以反映出振动步调的关系：
若Δφ=0，则两振动同相（步调相同）；
若Δφ=π，则两振动反相（步调相反）；