物理 第一章 机械振动 第2讲 单摆 教科版选修34.ppt

第第2讲单摆讲单摆目目标标定定位位1.知知道道什什么么是是单单摆摆.2.理理解解偏偏角角很很小小时时单单摆摆的的振振动动是是简简谐谐运运动动.3.知知道道单单摆摆的的周周期期跟跟什什么么因因素素有有关关，了了解解单单摆摆的周期公式并能用它进行计算的周期公式并能用它进行计算.一、单摆的简谐运动一、单摆的简谐运动1如如图图1，若若忽忽略略悬悬挂挂小小球球的的细细线线_的的微微小小变变化化和和_，且线长比球的，且线长比球的_大得多，这样的装置就叫做单摆大得多，这样的装置就叫做单摆长度长度 质量质量 直径直径 2在在偏偏角角很很小小的的情情况况下下，单单摆摆摆摆球球所所受受的的回回复复力力与与偏偏离离平平衡衡位位置置的的位位移移成成_，因因而而单单摆摆在在_时时的的振振动动是是简谐运动简谐运动想一想想一想单摆的回复力是否就是单摆所受的合外力？单摆的回复力是否就是单摆所受的合外力？答答案案不不是是单单摆摆的的运运动动可可看看作作是是变变速速圆圆周周运运动动，其其合合力力可可分分解解为为指指向向圆圆心心的的法法向向力力和和沿沿圆圆周周切切线线的的切切向向力力，在在沿沿圆圆周周切切线线的的切切向向力力作作用用下下，单单摆摆做做的的是是简简谐谐运运动动，因因而而单单摆的回复力只是其所受合力的一个分力摆的回复力只是其所受合力的一个分力正比正比 偏角很小偏角很小 摆长摆长l 重力加速度重力加速度g 振幅、摆球的质量振幅、摆球的质量 1单摆单摆(1)单摆是实际摆的理想化模型单摆是实际摆的理想化模型(2)实际摆看作单摆的条件实际摆看作单摆的条件摆线的形变量与摆线长度相比小得多摆线的形变量与摆线长度相比小得多悬线的质量与摆球质量相比小得多悬线的质量与摆球质量相比小得多摆球的直径与摆线长度相比小得多摆球的直径与摆线长度相比小得多一、单摆及单摆的回复力一、单摆及单摆的回复力注注意意：(1)单单摆摆经经过过平平衡衡位位置置时时，回回复复力力为为零零，但但合合外外力力不不为零为零(2)单单摆摆的的回回复复力力为为小小球球受受到到的的沿沿切切线线方方向向的的合合力力，而而不不是是小球受到的合外力小球受到的合外力【例例1】对于单摆的振动，以下说法中正确的是对于单摆的振动，以下说法中正确的是()A单摆振动时，摆球受到的向心力大小处处相等单摆振动时，摆球受到的向心力大小处处相等B单摆运动的回复力就是摆球受到的合力单摆运动的回复力就是摆球受到的合力C摆球经过平衡位置时所受回复力为零摆球经过平衡位置时所受回复力为零D摆球经过平衡位置时所受合外力为零摆球经过平衡位置时所受合外力为零答案答案C借借题题发发挥挥单单摆摆振振动动的的回回复复力力是是重重力力在在切切线线方方向向的的分分力力，或或者者说说是是摆摆球球所所受受合合外外力力在在切切线线方方向向的的分分力力摆摆球球所所受受的的合合外外力力在在摆摆线线方方向向的的分分力力作作为为摆摆球球做做圆圆周周运运动动的的向向心心力力，所所以以并并不不是是合合外外力力完完全全用用来来提提供供回回复复力力因因此此摆摆球球经经过过平平衡衡位位置置时时，只只是是回回复复力力为为零零，而而不不是是合合外外力力为为零零(此此时时合合外外力提供摆球做圆周运动的向心力力提供摆球做圆周运动的向心力)针对训练针对训练关于单摆，下列说法中正确的是关于单摆，下列说法中正确的是()A摆球受到的回复力方向总是指向平衡位置摆球受到的回复力方向总是指向平衡位置B摆球受到的回复力是它的合力摆球受到的回复力是它的合力C摆球经过平衡位置时，所受的合力为零摆球经过平衡位置时，所受的合力为零D摆摆角角很很小小时时，摆摆球球受受的的合合力力的的大大小小跟跟摆摆球球相相对对平平衡衡位位置的位移大小成正比置的位移大小成正比解解析析单单摆摆的的回回复复力力不不是是它它的的合合力力，而而是是重重力力沿沿圆圆弧弧切切线线方方向向的的分分力力；当当摆摆球球运运动动到到平平衡衡位位置置时时，回回复复力力为为零零，但但合合力力不不为为零零，因因为为小小球球还还有有向向心心力力，方方向向指指向向悬悬点点(即即指指向向圆圆心心)；另另外外摆摆球球所所受受的的合合力力与与位位移移大大小小不不成成正正比比，故故A正正确确答案答案A【例例2】在在“探究单摆的周期和摆长的关系探究单摆的周期和摆长的关系”实验中实验中(1)下列说法正确的是下列说法正确的是_A悬线越短越好悬线越短越好B悬线上端固定且摆角要小悬线上端固定且摆角要小C摆球应在竖直平面内摆动摆球应在竖直平面内摆动D摆球摆至最高点时开始计时摆球摆至最高点时开始计时(2)以以摆摆球球通通过过平平衡衡位位置置时时开开始始计计时时，用用停停表表记记下下摆摆球球通通过过平平衡衡位位置置n次次所所用用的的时时间间t，则则单单摆摆周周期期T_；用用米米尺尺量量出出悬悬线线的的长长度度l0，用用游游标标卡卡尺尺量量出出摆摆球球的的直直径径d，则则摆摆长长l_.【例例3】一一个个单单摆摆和和一一个个弹弹簧簧振振子子，在在上上海海调调节节使使得得它它们们的的振振动动周周期期相相等等(设设为为T)现现在在把把它它们们一一起起拿拿到到北北京京，若若不不再再做做任任何何调调节节设设这这时时单单摆摆的的振振动动周周期期为为T1，弹弹簧簧振振子子的的振振动周期为动周期为T2，则它们的周期大小的关系为，则它们的周期大小的关系为()AT1T2TBT1T2T2TDT1T2T解解析析弹弹簧簧振振子子的的振振动动周周期期只只与与弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数和和振振子子质质量量有有关关，拿拿到到北北京京后后周周期期不不变变；北北京京的的重重力力加加速速度度比比上上海海的大，单摆拿到北京后周期变小的大，单摆拿到北京后周期变小答案答案A