2022年高二物理上學(xué)期 振動和波 單擺學(xué)案（一） 新人教版

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1、 2022年高二物理上學(xué)期 振動和波 單擺學(xué)案（一） 新人教版 【知識概要】 1. 單擺：在細(xì)線的一端掛上一個小球，另一端固定在懸點上，如果線的________和________可以忽略，球的直徑比_______________短得多，可以忽略，這樣的裝置叫做單擺．這是一種理想化的模型，一般情況下細(xì)線（桿）下接一個小球的裝置都可作為單擺． 2．單擺振動可看做簡諧運(yùn)動的條件是：在同一豎直面內(nèi)擺動,擺角很小（）。 3．單擺振動的回復(fù)力是_______________________________，不能說成是重力和拉力的合力。在平衡位置振子所受回復(fù)力是零，但合力是向心力，指向懸點，不為

2、零。 4.單擺的周期： T=________________，與小球是否運(yùn)動無關(guān)．與擺球質(zhì)量m、振幅A都無關(guān)。其中擺長指_________________________的距離，重力加速度為單擺所在處的測量值。要區(qū)分?jǐn)[長和擺線長。秒擺：周期為2s的單擺．其擺長約為lm. 【課堂例題】 【例1】（ ）單擺擺球多次通過同一位置時，下述物理量不變化是： A．位移； B．速度； C．加速度； D．動能； E．?dāng)[線張力 【例2】（ ）對單擺的振動，以下說法中正確的是： A.單擺擺動時，擺球受到的向心力大小處處相等 B.單運(yùn)動的回復(fù)力是擺球所受

3、合外力 C.擺球經(jīng)過平衡位置時所受回復(fù)力為零 D.擺球經(jīng)過平衡位置時所受合外力為零 【例3】（ ）擺長為L的單擺做簡諧振動，若從某時刻開始計時，（取作t=0），當(dāng)振動至 時，擺球具有負(fù)向最大速度，則單擺的振動圖象是圖中的：? 【例4】（1）在用單擺測重力加速度的實驗中，測得懸線長為l，擺球直徑為d，完成n次全振動所用時間為t，則重力加速度為大小g= 。 (2）把一個秒擺由地面移至距地面高度為地球半徑1倍的高處，則它的周期將變?yōu)? s。（3）一個單擺在山腳處（可以認(rèn)為是海平面高度），

4、測得其周期為T，將其移至山頂處，測得其周期變化了ΔT，不考慮擺長隨溫度變化，設(shè)地球半徑為R，則山高為 。 【例5】 如圖所示，擺長為L的單擺，原來的周期為T。現(xiàn)在在懸點O的正下方A點固定一顆釘子，使OA=L/3，，則這個擺完成一次全振動所需的時間是 。（寫出計算過程） 【鞏固訓(xùn)練】 （ ）1.如圖所示，某單擺擺長為，擺球質(zhì)量為m.現(xiàn)將擺球拉至右側(cè)M點由靜止釋放，使其在豎直面內(nèi)做簡諧運(yùn)動，振幅為A，最大偏角為若從釋放時開始計時： ①單擺振動過程中，系統(tǒng)機(jī)械能為mgA ②單擺振動過程中，擺線的拉力始

5、終大于重力 ③經(jīng)過，擺球回到最低點（……） ④在最低點，擺球加速度為） 以上說法正確的是： A．②④ B．①③ C．②③ D．③④ （ ）2.同一地點的甲、乙兩單擺的振動圖象如圖所示,下列說法中正確的是： A.甲、乙兩單擺的擺長相等 B.甲單擺的機(jī)械能比乙擺小 C.兩擺球先后經(jīng)過平衡位置的時間間隔為T/2 D.兩擺球先后經(jīng)過平衡位置的時間間隔為T/4 3. 如圖所示為一單擺和它的振動圖象，O為平衡位置B、C為最大位移處，規(guī)定向右為正方向，試回答：(1)振幅和周期各為多大？單擺在振動過程中哪個位置時作為起始時刻（即t =0）？ (2)當(dāng)t = 0.75秒時，單擺通過哪個位置？運(yùn)動的方向向哪里？ (3)在t = 0.5─0.75秒的時間內(nèi)，單擺的位移、速度、加速度、動能、勢能、機(jī)械能的大小分別怎樣變化？ （4）若單擺的擺長為l，擺球質(zhì)量為m，當(dāng)擺角為時，單擺的總機(jī)械能為多大？ a b O 4．如圖所示，一個半徑為R的大球面鏡固定在水平面，其最低點是O點。將一只小球a從鏡面上離O點不遠(yuǎn)處無初速釋放，同時將另一只小球b從O點正上方某一位置由靜止釋放。為使在b球落到鏡面上時兩球發(fā)生碰撞，求：b球開始下落時在O點正上方多高處？（兩小球都可視為質(zhì)點，不計摩擦和空氣阻力。）