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

选择性必修第一册 第二章第三节单摆 选择性必修第一册 第二章第三节单摆 选择性必修第一册 第二章第三节 单 摆 生活中的摆动 选择性必修第一册 第二章第三节单摆 选择性必修第一册 第二章第三节单摆 单摆 1.定义：细线一端固定在悬点，另一端系一个小球，如果细线的伸缩和质量可以忽略；小球的直径与细线的长度相比也可以忽略，这样的装置就叫做单摆。 单摆 （2）摆线不可伸长 。 （3）摆球的直径远小于单摆的摆长，即 （1）忽略空气阻力 选择性必修第一册 第二章第三节单摆 选择性必修第一册 第二章第三节单摆 2.理想化条件： （实验时要尽量选择质量大、体积小的摆球） 简化处理：与小球受到的重力及绳的拉力相比，空气等对它的阻力可以忽略。 注意：实际应用时单摆小球大小不可忽略，摆长 L＝摆线长度＋摆球半径 想一想：下列装置能否看作单摆？ 选择性必修第一册 第二章第三节单摆 选择性必修第一册 第二章第三节单摆 选择性必修第一册 第二章第三节单摆 选择性必修第一册 第二章第三节单摆 选择性必修第一册 第二章第三节单摆 单摆的振动是简谐运动吗？ 判断一个振动是否为简谐运动的方法 （1）运动学方法：对物体的位移分析，如果位移—时间表达式满足或图像满足正（余）弦规律，即可判断为简谐运动。 （2）动力学方法：对物体进行受力分析，物体所受到的回复力满足 即可判断为简谐运动。 （3）加速度方法：根据牛顿第二定律或运动学知识，求解物体的加速度， 如果满足，即可判断为简谐运动。 选择性必修第一册 第二章第三节单摆 观察：单摆摆动时，摆球的运动有什么特点? 速度大小和方向改变 运动状态改变 力 选择性必修第一册 第二章第三节单摆 受力特征 受力特征 法向： 质量为 （向心力） 切向： 重力沿切线方向的分力G2小球指向平衡位置的 回复力 回复力： G2 G1 T G 选择性必修第一册 第二章第三节单摆 随着摆角逐渐减小，弧长逐渐趋近于位移。 回复力与位移的关系 选择性必修第一册 第二章第三节单摆 回复力与位移的关系 摆角θ 1° 2° 3° 4° 5° 6° 7° 8° 正弦值 0.01754 0.03490 0.05234 0.06976 0.08716 0.10453 0.12187 0.13917 弧度值 0.01745 0.03491 0.05236 0.06981 0.08727 0.10472 0.12217 0.13963 在摆角小于5度的条件下：Sinθ≈θ（弧度值） 选择性必修第一册 第二章第三节单摆 近似思想 F回= 回复力大小： 弧长 位移x — 回复力与位移的关系 当很小（）时 (1)弧长≈ (2) 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。 选择性必修第一册 第二章第三节单摆 伽利略与摆的等时性 伽利略 伽利略用脉搏记录有风吹动和风停后的教堂吊灯周期性摆动的时间，最早发现单摆摆动的等时性。 选择性必修第一册 第二章第三节单摆 单摆的周期 思考 单摆振动的周期与哪些因素有关呢？ 猜想？ 摆长 摆角 质量 实验方法: 控制变量法 选择性必修第一册 第二章第三节单摆 选择性必修第一册 第二章第三节单摆 单摆的周期 单摆的周期 单摆的周期 实验目的：探究单摆振动周期的影响因素 实验器材：两个单摆实验器、毫米刻度尺、游标卡尺、秒表。 实验内容：实验一：探究单摆摆角对单摆摆动周期的影响 实验二：探究摆球质量对单摆摆动周期的影响 实验三：探究单摆摆长对单摆摆动周期的影响 实验流程：观察实验现象，总结实验内容，归纳得出相应结论。 实验结论： 选择性必修第一册 第二章第三节单摆 单摆的周期 单摆的周期 单摆的周期 实验视频来源 选择性必修第一册 第二章第三节单摆 选择性必修第一册 第二章第三节单摆 单摆的周期 单摆的周期 单摆的周期 实验目的：探究单摆振动周期的影响因素 实验器材：两个单摆实验器、毫米刻度尺、游标卡尺、秒表。 实验内容：实验一：探究单摆摆角对单摆摆动周期的影响 实验二：探究摆球质量对单摆摆动周期的影响 实验三：探究单摆摆长对单摆摆动周期的影响