2.4单摆 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

2.4 单摆 第二章 机械振动 选择性必修第一册 2025届高二物理组制 生活中生活常见的摆动 秋千 摆钟 风铃 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 曾经有个广东人到瑞士旅游，看到摆钟很漂亮，就买了一个回家，但是回到广东之后发现摆钟计时不准了，而在瑞士买的时候是很准的。后来就打电话投诉，但经过鉴定摆钟的质量是没有问题的。那问题出现在哪里？ 如何设置钟摆才能让摆钟时间准确？ 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 将一小球用细绳悬挂起来，把小球拉离最低点释放后，小球就会来回摆动。 问题？ 小球的摆动是否为简谐运动呢？ 方法一：从单摆的振动图象（x-t图像）判断 方法二：从单摆的受力特征判断 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 一、单摆 定义： 在细线的一端拴上一个小球，另一端固定在悬点上，如果细线的长度不可改变，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，这样的装置就叫作单摆。 单摆是实际摆的理想化模型 摆线不可伸长 摆线质量不计 摆球大小可忽略 空气阻力可忽略 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 一、单摆 判断：谁能看作单摆？ 铁球 （1） 橡皮筋 粗麻绳 铁球 （2） 大木球 （3） 乒乓球 细绳 （4） 细绳 细绳 铁球 （5） 细绳 （6） 铁球 我可以 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 一、单摆 方法一：从单摆的振动图象（x-t图像）判断 单摆的振动图像： 正弦图像 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 二、单摆的回复力 l m O θ 分析单摆的回复力 P FT G F1 F 将摆球拉离平衡位置O后释放，摆球沿圆弧做往复运动。 重力G沿圆弧切线方向的分力:F=mgsinθ 充当回复力 思考？ 这个力与小球偏离O点的位移有什么关系？ 下面我们分析小球的受力情况 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 二、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 sinθ≈θ（弧度值） 在摆角很小的情况下： x  位移x≈弧长 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 二、单摆的回复力 l m O θ 分析单摆的回复力 P FT G F1 F x 回复力F指向平衡位置O，与位移x反向。 单摆在摆角很小的情况下(θ<5°)做简谐运动 故回复力可表示为： F回=-kx 在θ很小时, mg、l是定值 F =mgsinθ 令 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 二、单摆的回复力 B A O P T G G2 G1 沿切线指向平衡位置 (重力沿切线的分力提供回复力)： 与该点速度方向平行，不断改变速度大小 与该点速度方向垂直，只改变速度方向 总结 F回=mgsinθ 回复力大小: 回复力方向: 作用: 向心力大小: F向=T-mgcosθ 向心力方向: 沿半径指向悬点 作用: 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 【典例1】（多选）关于单摆摆球在运动过程中的受力，下列结论正确的是(　　) A．摆球受重力、摆线的张力作用 B．摆球的回复力最大时，向心力为零 C．摆球的回复力为零时，向心力最大 D．摆球的回复力最大时，摆线中的张力大小比摆球的重力大 E．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　 ABC 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 ABE 新课导入 知识讲解 随堂练习 拓展延伸 课堂小结 布置作业 新课导入 知识讲解 三、单摆的周期 单摆的周期跟哪些因素有关呢？ 思考： 摆球质量？ 振幅？ 摆长？ 实验探究：影响单摆周期的因素 实验方法：控制变量法 操作方法：在铁架台的横梁上固定两个单摆，按照以下几种情况，把它们拉起一定角度（<5°）后同时释放，观察两摆的振动周期。 探究内容： 实验1：两摆的摆球质量、摆长相同，振幅不同（都在小