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

新人教版 选择性必修一 第二章 机械振动 2.4 单 摆 新教材 新高考 新教材 新高考 生活中的摆动 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 1.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。 2.单摆的结构： （1）固定悬点O' （2）摆长：悬点到重心的距离 L （3）θ ：最大摆角 θ 理想化模型 一、单 摆 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 二、单摆振动性质的探究 【探究】：单摆振动的运动性质是简谐运动吗？ 方法一：运动学判断：从单摆的振动图象（x-t图像）判断 方法二：动力学判断：从单摆的受力特征判断 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 O O'  mg T 切向： 径向： 回复力： （向心力） （回复力） 单摆的回复力 思考：单摆平衡位置在哪？哪个力提供回复力？ 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 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） 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727  x F = mgsinθ 位移方向与回复力方向相反 探究结论：当最大摆角很小（θ＜50）时，单摆在竖直面内的摆动可看作是简谐运动。 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727  O 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？ 平衡位置： x=0， ， 回复力为零 ，合外力不为零 FT G 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 二、单摆的周期 猜想？ 振幅 质量 摆长 重力加速度 单摆振动的周期与哪些因素有关呢？ 思考 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 实验1：周期与摆球的质量是否有关? 结论：单摆振动周期和摆球质量无关。 控制变量法 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 实验2：周期与摆球的摆长是否有关? 结论：单摆振动周期和摆长有关。 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 控制变量法 实验3：周期是否与振幅有关？ 结论：单摆的振动周期 与其振幅无关(等时性)。 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 伽利略 (1564～1642) 发现单摆振动的等时性 近代物理学的鼻祖 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 实验4：周期是否与g有关？ 结论：单摆振动周期和g有关,g越大，周期越小。 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 实验结论： 1.与振幅无关——单摆的等时性 2.与摆球的质量无关 3.与摆长有关——摆长越长，周期越大 单摆振动的周期 4.与g有关——g越大，周期越小 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 单摆的周期公式 周期公式： 单摆做简谐运动的振动周期跟摆长的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比。 惠更斯（荷兰） 国际单位：秒（s） 注意：摆长、重力加速度都一定时，周期和频率也一定，通常称为单摆的固有周期和固有频率。 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 四.单摆的应用 惠更斯于1656年发明了世界上第一个用摆的等时性来计时的时钟。 （1657年获得专利权） 应用：计时器 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 18 思维导图 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 $$