2.4.1单摆 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

单摆 第一节 知识点： 1、单摆的周期与回复力 2、单摆的等效摆长与等效重力（重点、难点） 3、单摆的经典例题 单摆 快做笔记！ 2.特点： (3)摆线：细而长、不可伸长 (1)悬点：固定 (2)摆球：体积小、质量大 摆长 ：L=L0+R 注意：实际应用的单摆小球大小不可忽略。 1.定义：细线一端固定在悬点，另一端系一个小球，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 C B A O θ T G G2 G1 思考：单摆平衡位置在哪？哪个力提供回复力？ 1.平衡位置：最低点O 2.受力分析:如图 3.回复力来源：重力沿切线方向的分力G2 从单摆的受力特征判断 一、单摆 切向： 法向： （向心力） （回复力） Fx G2 mgsin 单摆的回复力  x  x mg T F回=mgsinθ 二、单摆的回复力 角很小时，用弧度制表示的与它的正弦值近似相等 sin 则：F mgsin mg x 位移方向与回复力方向相反F x 可以写成：F k x 单摆的回复力为重力沿圆弧切向的分力： 可见，在摆角很小（θ＜50）的情况下，单摆做简谐振动。 单摆的回复力 摆角θ 正弦值 弧度值 1° 0.01754 0.01745 2° 0.03490 0.03491 3° 0.05234 0.05236 4° 0.06976 0.06981 5° 0.08716 0.08727 6° 0.10453 0.10472 7° 0.12187 0.12217 8° 0.13917 0.13963 在摆角小于5度的条件下：Sinθ≈θ（弧度值） 返回 典例：（多选）1．单摆是为了研究振动而抽象出的理想化模型，其理想化条件是（ ） A．摆线质量不计 B．摆线长度不伸缩 C．摆球的直径比摆线长度短得多 D．只要是单摆的运动就是一种简谐运动 典例：关于单摆振动过程中的受力，下列正确的说法是（      ） A．重力和摆线对摆球拉力的合力总是指向悬点 B．回复力是重力和摆线对摆球拉力的合力 C．回复力是重力沿切线方向的分力；重力的另一分力小于或等于摆线拉力 D．回复力是重力沿切线方向的分力；重力的另一分力与摆线拉力平衡 ABC C 典例：关于单摆摆球在运动过程中的受力，下列结论中正确的是（　 　） A．摆球受重力、摆线的拉力、回复力、向心力的作用 B．摆球的回复力最大时，向心力为零；回复力为零时，向心力最大 C．摆球的回复力最大时，摆线中的拉力大小比摆球的重力大 D．摆球的向心力最大时，摆球的加速度方向沿摆球的运动方向 B 典例：如图所示，摆球（质量为m）沿BC弧来回摆动，关于摆球的运动和受力情况，下列说法中正确的是（　　） A．沿圆弧运动时的向心力是拉力与摆球所受重力的合力 B．沿圆弧运动的回复力是拉力与摆球所受重力的合力 C．沿圆弧运动的回复力是mgsinα D．当摆角很小（不超过5°）时，摆球的运动可看作简谐振动 D 单摆的等时性：在同一个地方，单摆周期T与摆球质量和振幅无关，仅与摆长 l 有关系，且摆长越长，周期越大。（单摆的等时性是伽利略发现的） 荷兰物理学家惠更斯（1629-1695）通过实验进一步得到： 单摆做简谐运动的周期T与摆长L的二次方根成正比，与重力加速度g的二次方根成反比，与振幅、摆球质量无关． 单摆的周期公式： 单摆的周期 １.利用单摆的等时性计时 惠更斯在1656年首先利用摆的等时性发明了带摆的计时器（1657年获得专利权）。 四、单摆的应用 2. 用单摆测定重力加速度（第5节内容） 单摆的应用 典例：一摆长为L的单摆,在悬点正下方5L/9处有一钉子，这个单摆的周期应该怎么算？ L 思维导图 补充：周期为2秒的单摆叫作秒摆，在地表附近时，秒摆的摆长约等于1m 一位广州人去哈尔滨旅游，在一家大型超市以高价购买了一台精致的摆钟，买的时候发现它走时很准。回到广州不到两天就走时相差一分多钟。于是大呼上当，心里极其气愤。后来，他求助了“消费者权益保护协会”，准备与该超市打一场索赔官司，消费者协会调查研究发现产品货真价实，那么问题出在哪儿呢？你能为这位广州人指点迷津吗？ 提示：两地的重力加速度g不同。 制作人：方朝阳 $