第2.4课 单摆 （备好课）-2022-2023学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第一册）

新人教版 高中物理 选择性 必修一 第二章　机械振动 第 4 课 单摆 导入与思考 摆钟的钟摆摆一个来回需要多少时间? 荷兰的惠更斯对摆的研究最为突出,他在1656年利用摆的等时性发明了带摆的计时器,并在1657年获得专利,在1658年就出版了《钟表论》一书。 见过摆钟吗? 你知道第一座摆钟是谁首先发明的吗? 学习目标 掌握单摆振动的特点，知道单摆回复力的来源，理解摆角很小时单摆的振动是简谐运动。 01 02 03 知道什么是单摆，了解单摆的构成。 知道单摆的周期跟什么因素有关，了解单摆的周期公式，并能用来进行有关计算。 探究思考 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。如荡起的秋、千摆动的钟摆等。 这些运动是不是简谐运动呢？ 让我们带着这个问题，先来认识新的模型——单摆。 单 摆 定义：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。 单摆是一个理想化模型： 2.摆线：①质量不计 ②长度远大于小球直径 ③不可伸缩 注意：实际应用中的单摆，小球的大小是不可忽略 摆长 L＝摆线长度＋小球半径 1.空气阻力可忽略不计 3.摆球：能看做质点（体积小 质量大） 摆长：L=L0+R 探究思考 方法一：分析单摆的位移与时间的关系是否满足正弦关系。 结合单摆模型的特点想一想，下列装置能否视为单摆，为什么？ 都不能：(1)中橡皮筋的伸缩不能忽略；(2)(3)中乒乓球和大木球摆动时，空气阻力不能忽略；(3)中大木球的直径与线的长度相比也不能忽略不计。 用什么方法探究单摆的振动是否为简谐振动？ 方法二：分析单摆的回复力，看其与位移是否成正比并且方向相反。 下面我们采用第二种方法进行分析。 知识点 1 单摆的回复力 任意位置：如图所示，G2＝mgcosθ，T－G2的作用就是提供摆球绕O′做变速圆周运动的向心力；G1＝mgsinθ的作用是提供摆球以O为中心做往复运动的回复力。 平衡位置：摆球经过平衡位置时，G2＝mg，G1＝0，此时T应大于mg，T－mg的作用是提供向心力；因此在平衡位置，回复力F回＝0，与G1＝0相符。 摆角θ 正弦值 弧度值 1° 0.01754 0.01745 2° 0.03490 0.03491 3° 0.05234 0.052