11.4《单摆》课件-2021-2022学年高二下学期物理人教版选修3-4

选修3—4 第十一章 机械振动 §11.4 单 摆 3.关系式: 一、简谐运动的回复力F 2.方向: 总是指向平衡位置. 1. F 指振动物体沿振动方向上所受外力的合力。 对一切简谐运动都成立 复习回忆 1.判定方法：如果质点沿振动方向上所受外力的合力（回复力）与它相对平衡位置的位移大小成正比，方向总是相反,质点的运动就是简谐运动. 二、简谐运动的判定： ※ 即回复力满足F= -kx 的运动就是简谐运动. 其中的K指回复力系数，只有对弹簧振子，K才是弹簧的劲度系数 三、简谐运动的周期公式： ※简谐运动的周期和频率由振动系统本身的因素决定，与振幅无关，因此又叫做固有周期和固有频率 复习回忆 唐代诗人白居易写有诗句“彩绳芳树长如旧，唯是年年换少年 ”。意思是，在高大的树木下，那两根长长的彩色的丝绳依然如去年那样艳丽，而树下游戏玩耍的已经不是去年的那个年轻人。时光易逝，物是人非。诗人描写的是一种什么游戏呢？ 一、单摆： 1. 定义:一根不计弹性的轻质长细绳一端固定，另一端连接一小球，绳与球在竖直平面内摆动的装置。 2.条件: ①细绳质量不计、不能拉伸、长度比小球直径大得多； ②与小球的重力相比，空气阻力可忽略。 【例题】下列几种摆动模型是不是单摆？为什么？ 细绳绕在圆柱上 粗 绳 细 绳 橡皮筋 双线摆 圆锥摆 × × × × √ × 一、单摆： 4.实际摆看为单摆的器材的选择: ①摆线尽量细长、且弹性小； ②小球尽量质量大、体积小。 3.单摆是一个理想化模型 二、描述单摆的两个新概念： 1.摆角θ: 指摆线与竖直方向之间的夹角。 2.摆长L : ①指摆动圆弧的圆心到摆球重心间的距离。 L ②摆长L=摆线长L0+球半径r 刻度尺、螺旋测微器，小球质量分布均匀。 三、单摆常见模型： ②圆弧摆 ①竖直摆 ③斜面摆 ④双线摆 ⑤三线摆 ⑥磁场摆 ⑦电场摆 思考： 1.单摆的运动是不是机械振动? 是 2. 单摆的平衡位置是不是一定处于最低点位置？ 电场摆 物理最低点 思考： 单摆的运动是机械振动,它振动的回复力又是由什么力来提供的呢？ 1.沿振动方向（即切向）上的合外力mgsinθ提供机械振动所需要的回复力； 2.沿径向上的合外力 T-mgcosθ提供圆周运动所需要的向心力； 四、单摆的受力特点： 1.摆球沿振动方向（即切向）上的合外力