高二物理单摆课件 新课标 人教.ppt

四、四、单摆2021/8/11 星期三1一、单摆一、单摆 在细线的一端拴一小球，另一端固定在悬点上，如果悬挂小球的细线的伸缩和质量可以忽略，线长又比球的直径大得多，这样的装置就叫做单摆。单摆是单摆是理想化理想化的物理的物理模型模型摆线：摆线：质量忽略不计，不可伸缩摆线长度比小球直径大得多球：球：质量大，体积小2021/8/11 星期三2以下摆是否是单摆：以下摆是否是单摆：粗粗麻麻绳绳 粗粗棍棍上上细细绳绳挂挂在在 细细绳绳橡橡皮皮筋筋 AOOA2021/8/11 星期三3摆长 L=L0+R摆角或偏角摆长摆长:摆球重心到摆动圆弧圆心的距离摆球重心到摆动圆弧圆心的距离2021/8/11 星期三4单摆的平衡单摆的平衡位置位置B BO OM MA A二、单摆的回复力二、单摆的回复力 1、受力分析:重力 拉力2021/8/11 星期三5二、单摆的回复力二、单摆的回复力 1、受力分析:重力 拉力B BA AO O G2G2G G1 1T TG GQ Q方向：沿切线指向平衡位置摆球重力的分力G2始终沿轨迹切向，指向平衡位置O2、单摆的回复力：大小：F回G2=Gsin =mg sin2021/8/11 星期三6xxx2021/8/11 星期三7F回G2=Gsin=mg sin mg L L mg mgL L X X位移方向与回复力方向相反位移方向与回复力方向相反F F回回=-kx =-kx F F回回=mgmgL L X Xx当当很少时，很少时，x x 弧长弧长=L=L sin sin （k=k=mgmgL L）2021/8/11 星期三8 弧度 正弦值sin 差值1 0.0174530.0174520.0000012 0.0349060.0348990.0000073 0.0523590.0523350.0000244 0.0698120.0697550.0000575 0.0872650.0871450.0001206 0.1047180.1045270.0001917 0.1221710.1218670.000304在摆角小于在摆角小于5度的条件下：度的条件下：Sin （弧度值）（弧度值）2021/8/11 星期三9三、单摆振动是简谐振动三、单摆振动是简谐振动 F回回=mgLx特征：回复力的大小与位移的大小成特征：回复力的大小与位移的大小成正比，正比，回复力的方向与位移的方向相反。回复力的方向与位移的方向相反。条件：摆角条件：摆角 10 102021/8/11 星期三10四、单摆的周期四、单摆的周期1.周期与振幅是否有关?3.周期与摆球的质量是否有关?4.周期与重力加速度是否有关?2.周期与摆长是否有关?方法方法 :控制变量法控制变量法 单摆振动的周期可能与哪些因素有关呢？单摆振动的周期可能与哪些因素有关呢？2021/8/11 星期三11演示1：周期是否与振幅有关？振幅大振幅小单摆的振动周期与其振幅无关，这是单单摆的振动周期与其振幅无关，这是单摆的重要特性，称为单摆的等时性。单摆的重要特性，称为单摆的等时性。单摆振动的等时性是伽利略首先发现的。摆振动的等时性是伽利略首先发现的。2021/8/11 星期三12演示 2 ：周期与摆长是否有关？单摆振动周期和摆长有关单摆振动周期和摆长有关2021/8/11 星期三13演示 3 ：周期与摆球的质量是否有关金属球 塑料球单摆振动周期和摆球质量无关单摆振动周期和摆球质量无关2021/8/11 星期三144 4、周期与当地的重力加速度是否有关、周期与当地的重力加速度是否有关?2021/8/11 星期三15四、单摆的周期周期公式：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。荷兰物理学家惠更斯首先发现荷兰物理学家惠更斯首先发现2021/8/11 星期三16五、周期公式的理解:1、摆长 L细绳长度小球半径3、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。2、单摆周期与摆长和重力加速度有关，与振幅和质量无关。2021/8/11 星期三17六、单摆周期公式的应用六、单摆周期公式的应用1、惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器，摆的周期可以通过改变摆长来调节，计时很方便。2、单摆的周期和摆长容易用实验准确地测定出来，所以可利用单摆准确地测定各地的重力加速度。2021/8/11 星期三181、一个单摆，周期是T。a.如果摆球质量增到2倍，周期将 b.如果摆的振幅增到2倍，周期将 c.如果摆长增到2倍，周期将 d.如果将单摆从赤道移到北京，周期将 e.如果将单摆从海面移到高山，周期将 课堂堂练习：2021/8/11 星期三192、同一地点有甲、乙两个单摆，当甲摆动了120次时，乙恰好摆动了80次，则甲、乙两摆的摆长之比是（）A、2：3 B、3：2 C、4：9 D、9：4C3、周期为2秒的单摆叫做秒摆，若重力加速度g取9.8m/s2，求秒摆的摆长2021/8/11 星期三204、一个单摆摆长100.4cm，测得它完成30次全振动共用60.3s，求当地重力加速度多大？解：根据，有，有g=4g=42L/T22L/T2由题设条件可知T=60.330s=2.01ss=2.01sg=43.142 1.0042.012m/s2=9.80 m/s22021/8/11 星期三215、两个摆长相同的单摆，摆球质量之比是4:1，在不同地域振动，当甲摆振动4次的同时，乙摆恰振动5次，则甲、乙二摆所在地区重力加速度之比为 。2021/8/11 星期三226、一摆长为L的单摆，在悬点正下方L/3处有一钉子，则这个单摆的周期是多少？L2021/8/11 星期三23课堂小结：1、只有在摆角 10的条件下，单摆的振动可看作简谐振动。2、单摆周期与摆长和重力加速度有关,与振幅和质量无关。3、单摆振动周期公式：4、固有周期，固有频率2021/8/11 星期三242021/8/11 星期三25演讲完毕，谢谢观看！2021/8/11 星期三262021/8/11 星期三27