2024届高三物理一轮复习课件：第三节 单摆

第三节 单摆 第二章 机械振动 单摆：如果悬挂物体的绳子的伸缩和质量可以忽略不计，绳长比物体的尺寸大很多，物体可以看作质点的装置.单摆是实际摆的理想模型. 1.单摆 若单摆的摆角小于5°，单摆的摆动可近似看成简谐运动. 1.单摆 单摆的位移——时间图像 2.单摆的回复力 重力沿圆弧切线的分力提供单摆的回复力，即 当θ较小的情况下（θ<50）， 可得回复力 2.单摆的回复力 【例1—三维设计P54】 图中O点为单摆的固定悬点，现将摆球(可视为质点)拉至A点，此时细线处于张紧状态，释放摆球，摆球将在竖直平面内的A、C之间来回摆动，B点为运动中的最低位置，则在摆动过程中 A．摆球在A点和C点处，速度为0，合力也为0 B．摆球在A点和C点处，速度为0，回复力也为0 C．摆球在B点处，速度最大，回复力也最大 D．摆球在B点处，速度最大，细线拉力也最大 3.单摆的周期 【控制变量法探究】影响单摆周期的因素 实验表明∶单摆做简谐运动的周期与摆长有关，摆长越长，周期越大; 单摆的周期与摆球质量和振幅无关。 3.单摆的周期 单摆的简谐运动周期与装置的固有因素有关，和外界条件无关. 故单摆的简谐运动周期也叫作单摆的固有周期，其频率为固有频率. 弹簧振子的简谐运动周期和频率也是固有的，与弹簧振子的劲度系数和振子质量有关. 荷兰物理学家惠更斯于1659 年在研究单摆的振动时，发现单摆做简谐运动的周期T跟摆长L的二次方根成正比，跟重力加速度g的二次方根成反比，用公式表示为 惠更斯 𝒙 O A B 弹簧振子： 单摆： 3.单摆的周期 【例2—课本P50】某一单摆原来的周期是2s，在下列情况下，周期有无变化?如有变化，变为多少? （1）摆长减为原长的 . （2）摆球的质量减为原来的 . （3）振幅减为原来的 . （4）重力加速度减为原来的 . （1）地表： （2）天上： 质量与密度关系： 3.单摆的周期 黄金代换式 忽略自转 做实验测地表重力加速度g，如自由落体、平抛、测力计称重... 画示意图，区分天体半径R，轨道半径r=R+h(轨道高度) 3.单摆的周期 【例3—课本P64】有人利用安装在气球载人舱内的单摆来确定气球的高度. 已知该单摆在海平面处的周期是 T0，当气球停在某一高度时，测得单摆周期为 T 求该气球此时离海平面的高度 h. （地球可看成质量均匀分布、半径为 R 的球体） 【例4—课本P64】将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力，如图（a）所示点O 为单摆的悬点，将传感器接在摆线与点O之间，现将小球（可视为质点）拉到点A，此时细线处于张紧状态，释放摆球，则摆球在竖直平面内的ABC 之间来回摆动，其中点B为运动最低位置，∠AOB= ∠COB=α，α小于5°且是未知量.如图（b）所示是由计算得到细线对摆球的拉力大小F随时间变化的图像，且图中t=0时刻为摆球从点A开始运动的时刻，据力学规律和题中信息（g 取10 m/s2），求∶ （1）单摆的周期和摆长. （2）摆球的质量及摆动过程中的最大速度. 4.等效摆长与等效重力加速度 【三维设计P55】 等效重力加速度：①超重 ②失重 ③完全失重 等效摆长： 垂直纸面小角度摆动 垂直纸面摆动 纸面内摆动 R远大于小球位移 左侧 右侧 4.等效摆长与等效重力加速度 【例5—课时跟踪检测P151】如图所示的几个相同单摆在不同条件下，关于它们的周期关系，其中判断正确的是 A．T1>T2>T3>T4 B．T1<T2＝T3<T4 C．T1>T2＝T3>T4 D．T1<T2<T3<T4 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.42 $$