鲁科版高中物理选择性必修第一册第2章机械振动第3节单摆课件.ppt

1.单摆模型把一根不能伸长的细线上端固定,下端拴一个小球,线的质量和球的大小可以忽略不计,

这种装置称为单摆。2.单摆的回复力(1)回复力的来源:摆球的重力沿圆弧切向的分力提供了使球沿圆弧振动的回复力。(2)回复力的特点:在摆角很小的情况下(通常θ5°),单摆所受的回复力的大小与摆球位移大

小成正比,方向与摆球位移方向相反。(3)运动规律:在摆角很小的情况下,单摆的振动可近似视为简谐运动。第3节单摆知识点1单摆的振动1.实验探究(1)探究方法:控制变量法。(2)实验目的a.探究单摆的周期与摆球质量的关系。b.探究单摆的周期与摆长的关系。2.单摆周期公式:T=2π?。即单摆的振动周期T与摆长l的算术平方根成正比,与重力加速度g的算术平方根成反比。3.单摆的周期与振幅及摆球的质量皆无关。知识点2单摆的周期1.单摆模型中对细线的要求是细线的伸缩可忽略,质量可忽略。?(????)2.单摆振动的回复力是重力和摆线拉力的合力。?(????)3.单摆经过平衡位置时受到的合力为零。?(????)4.一个单摆在月球上摆动的周期大于其在地球上摆动的周期。?(????)知识辨析判断正误，正确的画“√”，错误的画“?”。单摆振动的回复力是重力沿圆弧切向的分力。√√??提示单摆经过平衡位置时受到的合力不为零,合外力提供向心力。提示1.单摆的受力如图所示,摆球受细线拉力和重力作用。?(1)向心力来源:细线拉力和摆球重力沿径向分力的合力,F向=T-mgcosθ。(2)回复力来源:摆球重力沿圆弧切线方向的分力,回复力F=mgsinθ。疑难情境破疑难1单摆的回复力及运动规律讲解分析2.单摆做简谐运动的推证摆角很小时,sinθ≈?,回复力F=mgsinθ,回复力方向与位移方向相反,所以单摆的回复力为F=-?x(式中x表示摆球偏离平衡位置的位移,l表示单摆的摆长,负号表示回复力F与位移x的方向相反),由此知回复力符合F=-kx,单摆做简谐运动。3.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)位移、回复力、加速度、速度、动能等都随时间周期性变化,其变化规律与弹簧振子相同。位移、回复力、加速度速度、动能最高点最大零最低点零最大远离平衡位置运动越来越大越来越小靠近平衡位置运动越来越小越来越大1.对周期公式的理解(1)单摆的周期公式在单摆的摆角很小时成立(θ5°)。(2)公式中l是摆长,即悬点到摆球球心的距离l=l线+r球。(3)公式中g是单摆所在地的重力加速度,由单摆所在的空间位置决定。(4)周期T只与l和g有关,与摆球质量m及振幅无关,所以单摆的周期也叫固有周期。2.“等效思维”在单摆模型中的应用(1)“异形摆”摆长的确定①图(a)中,甲、乙在垂直于纸面的平面内摆动起来效果是相同的,所以甲摆的摆长为lsinα(l?r球),这就是等效摆长,其周期T=2π?。疑难2对单摆周期公式的理解及应用讲解分析???????????②图(b)中,乙在垂直于纸面的平面内摆动时,与甲摆等效;乙在纸面所在平面内小角度摆动时,

与丙摆等效。③如图(c)所示,小球在光滑的半径较大的圆周上做小幅度(θ很小)的圆周运动时,可等效为单

摆,小球在A、B间做简谐运动,周期T=2π?。(2)周期公式中重力加速度g的变化与等效①单摆所处的空间位置(纬度、高度)不同,g值不同。②等效重力加速度等效摆及条件等效重力加速度确定方法?g等效=g-a当单摆在平衡位置“停摆”时,摆线的拉力与小球质量之比?g等效=g+a?g等效=gsinθ?g等效=g(l等效=R)当光滑圆弧轨道的半径R?x

时,小球在圆弧轨道上的运动

相当于单摆的运动?g等效=?当摆球受到除重力、拉力以

外的其他力(恒力)时,采用等

效法,将重力和恒力的合力看

作等效重力?g等效=??g等效=g当摆球受到的除重力、拉力

以外的其他力的方向总是与

速度方向垂直时,等效重力加

速度仍为g,即周期T不变?g等效=g