2.3 单摆（1）基础 课件-2021-2022学年高二上学期物理沪科版（2020）选择性必修第一册

第二章 机械振动 第三节 单摆（1） 基础 选修系列 1 大家知道什么是“摆” 吗？ 在弹簧振子的学习中，明白了其运动是“周期”+“往返”的振动。 秋千、钟摆在竖直平面内的运动也是周期性地在最低点附近来来回回地“摆动”。 2 大家知道有哪些“摆” 吗？ 网络用语 牛顿摆 傅科摆 单摆 A B C 3 摆长：固定点到小球重心的距离l+R。 质量：小球的质量m 摆角：与对称轴的夹角θ 振幅：夹角对应的弧长lθ 一、单摆 定义： 单摆 A B C 细线一端固定在悬点，如果细线的质量与小球相比可以忽略；球的直径与线的长度相比也可以忽略，这样的装置就叫做单摆。 参数： l+R m θ 4 一、单摆 单摆是实际情况下摆的理想化模型 单摆 A B C (1)摆线质量m球远小于摆球质量m绳，即m球>> m绳。 (3)摆球所受空气阻力远小于摆球重力及绳的拉力，可忽略。 (2)摆球的尺寸R远小于单摆的摆长l，即 R << l。 (4)摆线的伸长量很小，可以忽略。 5 一、单摆 铁球 （1） 橡皮筋 粗麻绳 铁球 （2） 大木球 （3） 乒乓球 细绳 （4） 细绳 铁球 （5） 细绳 （6） 铁球 细绳 谁能看作单摆? X X X X X 6 典型例题1 某小组利用单摆测定当地重力加速度，最合理的装置是 （ ）  D 7 一、单摆 这种运动是不是简谐运动呢？ 1、x-t图像为正弦或者余弦曲线 2、F-x 满足 的形式 t /s x mg FT mgcosθ mgsinθ 思考：单摆平衡位置在哪？哪个力提供回复力？ 1、平衡位置： 2、受力分析：如图 3、回复力来源： θ 最低点O 重力沿切线方向的分力mgsinθ 法向： 切向： 8 一、单摆 mg FT mgcosθ mgsinθ 单摆的回复力为重力沿圆弧切向的分力： F回=mgsinθ 可以写成： 角很小时，用弧度制表示的θ与它的正弦值近似相等 则： 位移方向与回复力方向相反 可见，在摆角很小（θ＜50）的情况下，单摆做简谐振动。 9 一、单摆 mg FT 摆球运动到最低点O（平衡位置）时回复力是否为零？合力是否为零？ v 平衡位置： 回复力为零 合外力不为零 x=0，