资源描述：
《2020_2021学年高中物理第一章机械振动2单摆课件教科版选修3_4202103252232.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、2.单 摆必备知识·自主学习一、单摆的简谐运动1.单摆的定义:忽略悬挂小球细线长度的_____________和_________,且线长比球的直径___________的装置。2.单摆的回复力:(1)回复力的来源:摆球的重力沿_____________方向的分力。(2)回复力的特点:在偏角很小时,摆球所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成_________,方向总指向_____________,即F=___________。从回复力特点可以判断单摆做简谐运动。微小变化质量大得多圆弧切线正比平衡位置3.摆动特点:单摆的运动是________
2、_____。4.单摆的理想化条件:(1)细线的质量和小球相比_____________。(2)小球的直径与线的长度相比_____________。简谐运动可以忽略可以忽略【易错辨析】(1)制作单摆的细线伸缩性越大越好。()(2)制作单摆的细线不能太长也不能太短,1m左右为宜。()(3)制作单摆的摆球越大越好。()提示:(1)×。单摆摆动中摆线长应保持不变,所以制作单摆的细线伸缩性越小越好。(2)√。制作单摆的摆线越长,运动中空气阻力越大;摆线越短,小球直径的影响越大。所以,摆线不宜太长,也不宜太短,1m左右较为合适。(3)×。为减小空气阻力
3、的影响,摆球尽量选质量大、体积小的球。二、单摆做简谐运动的周期1.定性探究单摆的振幅、质量、摆长对周期的影响:(1)探究方法:_____________法。(2)实验结论。①单摆振动的周期与摆球的质量_________。②振幅较小时,周期与振幅_________。③摆长越长,周期_________;摆长越短,周期_________。控制变量无关无关越长越短2.定量探究单摆的周期与摆长的关系:(1)周期的测量:用停表测出单摆N(30～50)次全振动的时间t,利用T=_____计算它的周期。(2)摆长的测量:用___________测出细线长度
4、l0,用_____________测出小球直径D,利用l=_____________求出摆长。(3)数据处理:改变_________,测量不同__________及对应周期,作出T-l、T-l2或T-图像,得出结论。刻度尺游标卡尺摆长摆长3.周期公式:(1)公式的提出:周期公式是荷兰物理学家___________首先提出的。(2)公式:T=_________________。惠更斯【情境思考】摆钟的结构如图所示,发现它走时不准时,为什么要调整摆锤下面的螺母?提示:调整摆锤下面的螺母,以改变摆钟的摆长,从而改变摆钟的周期,以调整摆钟的走时快慢
5、。关键能力·合作学习知识点一 单摆做简谐运动的特点和规律问题探究:如图是一单摆模型示意图。(1)摆球所受的重力按力的作用效果怎样分解?(2)哪个力提供了摆球做往复运动的回复力?提示:(1)可分解为沿径向方向的G2和沿圆弧切线方向的G1两个分力。(2)重力沿圆弧切线方向的分力提供了回复力。【核心归纳】1.单摆做简谐运动:如图所示:(1)O点为单摆的最低点,即平衡位置。在任意位置P,有向线段为此时的位移x,重力G沿圆弧切线方向的分力G1=mgsinθ提供摆球以O点为中心做往复运动的回复力。(2)在摆角很小时,sinθ≈θ≈,mgsinθ=x,m
6、gsinθ方向与摆球位移方向相反,所以回复力表示为F=-mgsinθ=-x。令k=,则F=-kx。因此,在摆角θ很小时,单摆做简谐运动。(摆角一般不超过5°)2.单摆做简谐运动的规律:(1)单摆做简谐运动的位移随时间变化的图像是一条正弦(或余弦)曲线。(2)回复力、加速度、速度、动能、势能都随时间做周期性变化,其变化规律与弹簧振子相同。例如,当摆球到达最低点(平衡位置)时,位移、回复力、水平加速度都等于零,而速度、动能都最大,而到达最高点(最大位移处)时,位移、回复力都最大,速度、动能都等于零。提醒:(1)单摆的摆动不一定都是简谐运动,只有
7、单摆做小角度(摆角小于5°)摆动时才可认为是简谐运动。(2)单摆摆动的回复力不是摆球所受的合外力,而是摆球所受重力沿圆弧切线方向的分力。【典例示范】【典例】关于做简谐运动的单摆,下列说法正确的是()A.单摆经过平衡位置时合力为零B.摆角小于5°时,摆球合力的大小跟摆球相对平衡位置的位移大小成正比C.只有在最高点时,回复力才等于重力和摆线拉力的合力D.摆球在任意位置处,回复力都不等于重力和摆线拉力的合力【解题探究】(1)单摆振动的回复力是什么力?提示:单摆简谐运动的回复力是摆球所受重力沿切线方向的分力,或者说是摆球所受合力沿切线方向的分力。(
8、2)单摆做简谐运动,当摆球运动到平衡位置时,摆球是处于平衡状态吗?提示:不是。简谐运动回复力为零的位置叫平衡位置,当摆球运动到平衡位置时只是回复力为零,而不是合外力为零,所以摆球
