2.3单摆 课件-2021-2022学年【新教材】粤教版（2019）高二物理选择性必修第一册

第二章 机械振动 第三节 单摆 粤教版 选择性必修第一册 生活中经常可以看到悬挂起来的物体在竖直平面内往复运动。将一小球用细绳悬挂起来，把小球拉离最低点释放后，小球就会来回摆动。小球的摆动是否为简谐运动呢？ 一、单摆 1、概念：如果悬挂物体的绳子的伸缩和质量可以忽略不计，绳长比物体的尺寸大很多，物体可以看做质点，这样的装置可以看作单摆。 2、单摆是实际摆的理想模型。 3、单摆的运动是往复运动，若单摆的摆角小于5o，单摆的摆动可近似看成简谐运动。 实际摆可以看成单摆的条件： （1）形变要求：当摆线的形变量比摆线长度小很多时，摆线的伸缩可以忽略，可把摆线看成不可伸长的线。 （2）质量要求：摆线质量与摆球质量相比小得多时，可以认为摆线是没有质量的。 （3）长度要求：摆球的直径与摆线的长度相比可以忽略时，可把摆球看成质点。 （4）受力要求：忽略摆球摆动过程中所受空气阻力的作用。 【实验与探究】如图所示，在铁架台的横梁上固定两个单摆，按照以下几种情况，把它们拉起一定角度后同时释放，观察两摆的振动周期。 （1）两摆的摆球质量、摆长相同，振幅不同（都在小偏角下）。 （2）两摆的摆长、振幅相同，摆球质量不同。 （3）两摆的振幅、摆球质量相同，摆长不同。 比较三种情况下两摆的周期，可以得出什么结论？ 实验结论：在摆角很小的情况下，单摆的周期与小球质量和摆角无关，与单摆摆长有关。 二、单摆的周期 【讨论与交流】分析单摆摆动时哪个力为回复力。 当摆角很小 1、单摆的简谐运动周期与装置的固有因素有关，和外界条件无关。故单摆的简谐运动周期也叫作单摆的固有周期。 二、单摆的周期 2、惠更斯确定了计算单摆周期的公式： 练习1：某一单摆原来的周期是2s，在下列情况下，周期有无变化？如有变化，变为多少？ （1）摆长减为原长的 。 （2）摆球的质量减为原来的 。 （3）振幅减为原来的 。 （4）重力加速度减为原来的 。 练习2：如图所示是两个单摆的振动图像。甲、乙两个摆的摆长之比是多少？ $