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.pptx

第二章第二章机械振动机械振动第第4 4节节 单摆单摆1.1.知道单摆是一种理想化模型，理解单摆模型的条件，能将知道单摆是一种理想化模型，理解单摆模型的条件，能将实际问题中的对象和过程简化为单摆模型。实际问题中的对象和过程简化为单摆模型。2.2.能通过理论推到，判定单摆小角度振动时的运动特点。能通过理论推到，判定单摆小角度振动时的运动特点。3.3.在探究单摆的周期与摆长的定量关系时，能分析数据、发在探究单摆的周期与摆长的定量关系时，能分析数据、发现规律、形成合理结论，能用已有的物理知识解释相关现象。现规律、形成合理结论，能用已有的物理知识解释相关现象。学习目标新 课 引 入秋千的摆动秋千的摆动钟摆的摆动钟摆的摆动游乐大摆锤的摆动游乐大摆锤的摆动思考：思考：1 1.以上物体在做什么运动？以上物体在做什么运动？2.2.实际情况中，以上运动过程中物体实际情况中，以上运动过程中物体的机械能守恒吗的机械能守恒吗？3.3.结合你已经学习过的理想化模型和摆动物体的特点，你是否结合你已经学习过的理想化模型和摆动物体的特点，你是否可以简化出一种新的理想化的物理模型呢可以简化出一种新的理想化的物理模型呢？新 课 教 学 如如果果细细线线的的长长度度不不可可改改变变，细细线线的的质质量量与与小小球球相相比比可可以以忽忽略略，球的直径与线的长度相比也可以球的直径与线的长度相比也可以忽略忽略，这样的装置就叫作，这样的装置就叫作单摆。单摆。一、单摆单摆是实际摆的单摆是实际摆的理想化理想化模型：模型：与与小球受到的小球受到的重力重力及绳的及绳的拉力拉力相比，空气等对它的相比，空气等对它的阻力阻力可以可以忽略忽略。质量质量大大、体积小体积小的球和的球和尽量细尽量细的线。的线。(1)(1)摆线摆线质量质量不计不计长度远大于小球直径长度远大于小球直径不可伸缩不可伸缩(2)(2)摆球：摆球：看作看作质点质点新 课 教 学以下摆是否是单摆：以下摆是否是单摆：橡橡皮皮筋筋 粗粗麻麻绳绳 细细绳绳长长细细线线 钢球钢球新 课 教 学单摆的振动是否为简谐运动单摆的振动是否为简谐运动？法一：法一：一一种种方方法法是是分分析析单单摆摆的的回回复复力力，看看其其与与位位移移是是否否成成正正比比并并且方向相反且方向相反；法二：法二：另另一一种种方方法法是是分分析析单单摆摆位位移移与与时时间间的的关关系系是是否否满满足足正正弦弦关关系系。下面我们采用第一种方法来分析下面我们采用第一种方法来分析。新 课 教 学二、二、单摆单摆的回复力的回复力平衡位置：平衡位置：最低点最低点=思考：单摆平衡位置在哪？哪个力提供回复力？思考：单摆平衡位置在哪？哪个力提供回复力？回复力：回复力：振动振动方向方向上的上的合外力合外力新 课 教 学新 课 教 学新 课 教 学单摆振动的周期与哪些因素有关呢？单摆振动的周期与哪些因素有关呢？猜想？猜想？振幅 质量 摆长重力加速度 控制变量法控制变量法悬点到球心的长度悬点到球心的长度新 课 教 学新 课 教 学 单摆单摆振动周期与小球质量，振幅无关，振动周期与小球质量，振幅无关，只与摆长有关只与摆长有关；摆长；摆长越长，周期越长。越长，周期越长。实验结论：实验结论：新 课 教 学周期与摆长的定量关系是怎样的呢？周期与摆长的定量关系是怎样的呢？摆长越长，周期越长。摆长越长，周期越长。2 3新 课 教 学新 课 教 学新 课 教 学单摆周期公式：单摆周期公式：-惠更斯惠更斯 单单摆摆周周期期公公式式的的发发现现，为为人人类类利利用用简简谐谐运运动动定定量量计计时时提提供供了了可可能能，并并以以此此为为基基础础发发明明了了真真正正可可持持续续运运转转的的时钟。时钟。三、单摆的周期新 课 教 学四、单摆模型的拓展新 课 教 学小 结谢谢观谢谢观看！看！