1.2 单摆 课件-2021-2022学年高二下学期物理教科版选修3-4

秋千 风铃 吊灯 摆钟 生活中的摆动 2 单摆 1.何为单摆？ 忽略悬挂小球的细线长度的微小变化和质量，且线长比球的直径大得多------理想化模型 2、单摆的结构 悬点—— 摆线—— 摆球—— 伸长量忽略（不可伸长） 摆线长度远远大于摆球的直径 质量远小于摆球的质量（轻绳） 固定 质量大，体积小（看作质点） 一、单摆 想一想：下列装置能否看作单摆？ 铁链 粗棍上 细绳挂在 细绳 橡皮筋 2 3 4 1 O O’ 长细线 5 钢球 ᄼ 思考1:单摆的振动是简谐运动吗？ 证明： F=mgsinθ 当很小时：θ< 5° 弦和弧线近似相等。 若考虑回复力和位移的方向  x  x mg T 对单摆：回复力为 结论:θ很小(θ<5°时)单摆的振动可以视为简谐运动 3.单摆的动力学特征 拉力和重力沿半径方向的分力提供向心力 重力沿切线方向的分力 提供回复力 O O'  mg T 思考2：摆球下摆的过程中，向心力、回复力 分别如何变化？ θ减小，v增大，向心力增大，回复力减小 最高点: v= 0 ，向心力为0 F回max=mgsinθ 最低点：速度最大，向心力最大 F回min=0 O O'  mg T 例1.下列关于单摆说法正确的是，摆角θ<5°（ ） A.单摆在运动过程中，经过平衡位置时，F合=0 B.单摆的回复力是小球的重力和绳子拉力的合力 C.摆球运动过程中，加速度的方向始终指向平衡位置 D.摆球在最大位移处，合外力提供回复力 D 伽利略18岁时，到教堂做礼拜，他发现吊灯摆动的幅度虽然慢慢地在变小，但摆动一次所用时间却没有变化。他用自己的脉搏的跳动次数来测算。终于肯定了吊灯摆动周期与摆动的幅度无关这个单摆摆动的等时性规律。后来他利用这个原理制成了一个 “脉搏计”，帮助判断病人患病的情况。 4、单摆做简谐运动的周期 周期公式： 单摆做简谐运动的振动周期跟摆长的平方根 成正比，跟重力加速度的平方根成反比。 惠更斯（荷兰） 理解注意： （1）摆长的理解 （2）g值会随着所处位置变化 l 周期公式： r 例2.下列哪些情况可使单摆（＜5°）的振动周期增大( ) A.摆球的质量增大 B.摆长增大 C.单摆由赤道移到北极