;学习任务目标;问题式预习;2.单摆的回复力
(1)来源:摆球的重力沿____________方向的分力。
(2)特点:如图所示,在偏角很小时,摆球所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成______,方向总指向_______________,即F=-___x。;知识点二单摆的周期
1.影响单摆周期的因素
(1)探究方法:____________法。
(2)探究结论;2.探究单摆周期与摆长之间的关系
(1)周期公式:荷兰物理学家_________确定了计算单摆周期的公式。
(2)公式;[微训练]
根据预习内容判断以下说法的正误。
1.单摆运动的回复力是摆球的重力和摆线拉力的合力。()
2.单摆运动的回复力是摆球的重力沿圆弧切线方向的一个分力。()
3.单摆是一种理想化的模型。()
4.摆球的质量越大,周期越小。()
5.单摆的振幅越小,周期越小。()
6.单摆的摆长越长,周期越大。()
7.同一个摆钟,由地球移到月球上时其指针走时会变快。();[微思考]
摆钟的摆锤可以看作单摆,它的摆动周期是否受环境温度的影响?
提示:由于热胀冷缩,摆锤的摆长会随环境温度变化而变化,从而影响周期。;任务型课堂;与地面上的单摆进行比较,试分析两种模型中的受力与运动的区别。;提示:在地面上,摆球的重力沿圆弧切线方向的分力提供回复力,摆球做简谐运动。但在太空中,小球处于完全失重的状态,万有引力全部充当向心力,没有了回复力,小球就静止在原始位置,这时,细绳上也没有拉力。手推小球,相当于给了小球一个初始速度,同时细绳又给小球提供了拉力,充当向心力,小球便绕着支架的轴心做圆周运动。;[评价活动]
1.(多选)关于图甲、乙两种情形对应的说法正确的是()
A.图甲是研究弹簧振子的运动实验图,
弹簧振子在弹簧弹力作用下做匀变速直线运动
B.图甲是研究弹簧振子的运动实验图,弹
簧振子的加速度方向永远指向平衡位置O点
C.图乙是研究单摆的回复力实验图,单摆的
回复力是摆球重力和细线拉力的合力
D.图乙中单摆的摆球运动到O点时所受合力不为0;BD解析:题图甲是研究弹簧振子的运动实验图,弹簧振子在弹簧弹力作用下做简谐运动,简谐运动是变加速运动???A错误;弹簧振子在弹簧弹力作用下做加速度方向永远指向平衡位置O点的变速直线运动,B正确;题图乙是研究单摆的回复力实验图,单摆的回复力是摆球重力沿圆弧切线方向的分力,C错误;题图乙中单摆的摆球运动到O点时所受合力指向圆心,D正确。;2.有一正在摆动的秒摆(T=2s),若从摆球正由平衡位置向左运动时开始计时,那么对于t=1.6s时摆球的运动情况及回复力变化情况的说法正确的是()
A.正在向左做减速运动,回复力正在增大
B.正在向右做减速运动,回复力正在增大
C.正在向右做加速运动,回复力正在减小
D.正在向左做加速运动,回复力正在减小;;;[探究活动]
“嫦娥五号”返回器携带月球样品在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆,首次实现从月球采集样本带回地球,为我国探月工程中“绕、落、回”三步战略画上完美句号。
假设“嫦娥五号”将一单摆带到月球上,请问其振动周期与在地球上相比应怎样变化?为什么?
提示:变大,因为月球表面的重力加速度g比地球表面的小。;[评价活动]
1.如图所示为位于同一地点的两个单摆的振动图像,由图像可以得出的信息有()
A.摆球质量相等
B.振幅相等
C.摆长相等
D.摆球同时改变速度方向;C解析:由图像可知,两单摆的周期相等,则摆长相等,质量关系无法确定,故A错误,C正确;由题图可知振幅不同,且两个摆球不能同时到达最大位移处,则速度方向不能同时改变,故B、D错误。;2.一个单摆的摆长为l,在其悬点O的正下方0.19l处有一钉子P(如图所示),现将摆球向左拉开到A,使摆线偏角θ5°,放手后开始摆动,摆动到B的过程中摆角也小于5°,求出该单摆的振动周期。;;
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;过程性达标;CD解析:由题图读出,t1、t3时刻摆球位移最大,可知此时速度为0,回复力最大,所受合力不为0,故A错误,C正确;t2、t4时刻摆球位移为0,在平衡位置处,可知此时的速度最大,所需向心力最大,悬线对它的拉力最大,故B错误,D正确。;2.(2022·海南卷)在同一地方,甲、乙两个单摆做振幅不同的简谐运动,其振动图像如图所示。可知甲、乙两个单摆的摆长之比为()
A.2∶3
B.3∶2
C.4∶9
D.9∶4;3.如图所示,三根细线在O点处打结,A、B端固定在同一水平面上相距为l的两点上,使△AOB成直角三角形,已知∠BAO=30°,OC线长是l,下端C点系着一个小球(与OC长度相比,可忽略其大小)。让小球做小角度摆动,下列说法正确的是()
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