沪科版物理选修.名师优质课赛课一等奖市公开课获奖课件

1．3探究摆钟物理原理第1页目标导航1.了解单摆振动特点及其做简谐运动条件．(重点)2.了解步调和相位概念．3.观察试验，概括单摆振动特点，培养由试验现象得出物理结论能力．第2页新知初探自学导引一、惠更斯科学抽象——单摆1.单摆：用一根细线吊起一小球，假如________________能够忽略，细线质量与小球质量相比______________；细线长度比小球直径________，这么装置叫做单摆．质点______即单摆质量，摆球______到悬挂点距离叫做单摆__________．线伸缩细能够忽略大得多质量重心摆长第3页2.单摆是实际摆_______________模型．二、探究单摆运动特点1.单摆回复力：在偏角很小情况下，单摆回复力跟位移关系式是__________，其中l为摆长，x为偏离平衡位置位移．2.单摆做简谐运动条件：在__________情况下，摆球所受回复力与它偏离平衡位置位移成________，方向总是指向平衡位置，单摆所做运动是简谐运动．理想化偏角很小正比第4页(2)相位差：对于频率______、振幅______、相位__________振子，相位差值叫做相位差．相同相等不一样第5页(3)同相：假如Δφ＝0(或者2π整数倍)，两振动质点将同时抵达各自极大值，而且同时越过原点并同时抵达极小值，它们步调_____________．(4)反相:假如Δφ＝π(或者π奇数倍),两振动质点中一个抵达极大值时，另一个将同时抵达极小值，而且将同时越过原点并同时抵达各自另一个极值,它们步调恰好__________.一直相同相反第6页2.用振动图像能够直观地表示不一样振动相如图所表示．甲乙第7页关键点探究讲练互动关键点一对单摆模型了解学案导引1．实际摆看成单摆条件是什么？2．单摆回复力是什么？有何特点？单摆运动是简谐运动吗？第8页1.运动特点(1)摆球以悬点为圆心做变速圆周运动，所以在运动过程中只要速度v≠0，半径方向都受向心力．(2)摆球同时以平衡位置为中心做往复运动，所以在运动过程中只要不在平衡位置，轨迹切线方向都受回复力．第9页2.摆球受力特点(1)任意位置如图所表示，G2＝Gcosθ，F－G2作用就是提供摆球绕O′做变速圆周运动向心力；G1＝Gsinθ作用是提供摆球以O为中心做往复运动回复力．第10页第11页第12页例1以下关于单摆说法，正确是(

)A.单摆从平衡位置运动到正向最大位移处时位移为A(A为振幅)，从正向最大位移处运动到平衡位置时位移为－AB.单摆摆球回复力等于摆球所受合外力C.单摆摆球回复力是摆球重力沿圆弧切线方向分力D.单摆摆球经过平衡位置时加速度为零第13页【思绪点拨】解此题把握两点：(1)对简谐运动振幅了解．(2)单摆回复力和合外力．第14页【精讲精析】简谐运动中位移是以平衡位置作为起点，摆球在正向最大位移处时位移为A，在平衡位置时位移应为零，A错．摆球回复力由重力沿圆弧切线方向分力提供,合外力在摆线方向分力提供向心力,B错、C对．摆球经过最低点(摆动平衡位置)时回复力为零，但向心力不为零，所以合外力不为零，加速度也不为零，D错．第15页【答案】

C【规律方法】

(1)单摆振动回复力为摆球重力沿圆弧切线方向分力，回复力不是摆球所受合外力．当摆球摆至平衡位置时，回复力等于零，合外力提供向心力．(2)单摆运动不一定是简谐运动，只有在摆角较小情况下才能看成简谐运动，理论上普通θ角不超出5°，但在试验中，第16页摆角很小时单摆运动细节不易观察清楚，带来测量误差反而会增大，所以试验中普通θ角不超出10°.第17页变式训练关于单摆摆球在运动过程中受力，以下结论正确是(

)A．摆球受重力、摆线拉力、回复力、向心力作用B．摆球受回复力最大时，向心力为零；回复力为零时，向心力最大C．摆球受回复力最大时，摆线中拉力大小比摆球重力大第18页D．摆球受向心力最大时，摆球加速度方向沿摆球运动方向解析：选B.小球只受重力和绳拉力，拉力和重力沿半径方向分力协力为向心力，重力沿切线方向分力为回复力，在最大位移处，摆球速度为零，回复力最大，向心力为零；在平衡位置时，速度最大,回复力为零,向心力最大．故选项B正确．第19页学案导引1．单摆振动图像形状是怎样？2．利用图像分析可获取哪些信息？关键点二单摆振动图像第20页1.单摆图像(1)单摆运动是简谐运动，其振动图像是正弦或余弦曲线．(2)单摆振动图像还与开始计时时摆球初始位置和正方向选取相关，以不一样位置开始计时，选不一样正方向，单摆振动图像是不一样．第21页(3)单摆摆动中，一次全振动时间不变，所以图像中一个完整正弦曲线水平长度都是相同(即一个周期)．2.单摆图像应用(1)利用单摆图像可直接分析振幅和周期．(2)利用单摆图像可分析对应相位差．第22页例2如图是甲、乙、丙三个单摆做简谐运动图像，则以下说法中正确是(

)第23页A．甲、乙两摆振幅之比为2∶1B．乙和丙两振动相位相同C．甲、乙两摆周期之比为2∶1D．甲、乙两摆频率之比为2∶1【精讲精析】从题图图像中可直接得振幅之比为2∶1，选项A对.从题图中知T甲＝4s,T乙＝8s,得选项C错、选项D对;由题图中可知乙、丙两摆振动情况一直相反,B项错误.第24页【答案】

AD【规律总结】同频率两简谐运动比较时，相位差取值范围普通为：－π≤Δφ≤π，当Δφ＝0时，两运动步调完全相同，常称为同相；Δφ＝π(或－π)时，两运动步调相反，常称为反相．第25页互动探究试依据甲振动图像写出甲单摆振动方程.第26页热点示例创新拓展单摆运动综合分析[经典案例]

(12分)如图所表示为一单摆及其振动图像，请回答以下问题：第27页(1)单摆振幅为________，频率为______，一周期内重力势能Ep最大时刻为_______.(2)摆球从E向G运动为正方向,α为最大摆角,则图像中O、A、B、C点分别对应单摆中________点．一周期内加速度为正且减小，并与速度同方向时间范围是________，势能增加且速度为正时间范围是________．第28页(3)单摆摆动过程中屡次经过同一位置时，以下哪些物理量一定是改变(

)A．位移B．速度C．加速度D．动能E．摆线中张力第29页【审题指导】解此题要正确把握单摆振动受力特点、图像信息及图像与运动对应关系．第30页第31页第32页第33页