资源简介

(共14张PPT)
第三节 单摆
粤教版（2019）高中物理选择性必修第一册
第二章 机械振动
一、单摆（理想化模型）
摆线：不可伸缩、质量不计
摆球：可视为质点、摆动过程忽略空气阻力的影响
【说明】若单摆的摆角＿＿＿，单摆的摆动可近似看成简谐运动。
小于5°
单摆模型
模型建立
模型特征
单摆周期
单摆应用
1. 单摆的受力特点
（1）摆球的受力：悬线的拉力和小球的重力；
（2）向心力的来源：悬线的拉力和摆球重力沿径向方向的分力的合力；
（3）回复力的来源：摆球重力沿圆弧方向的分力
F
mg
F’
T
L
重力mg沿圆弧切线方向的分力F为单摆摆球的回复力
回复力大小：F=mgsinθ
单摆振动的周期跟哪些因素有关？
单摆模型
模型建立
模型特征
单摆周期
单摆应用
思考：单摆振动的周期与哪些因素有关呢？
1、简谐运动振幅
2、小球质量
3、摆长
4、重力加速度
证明方法：
控制变量法
单摆模型
模型建立
模型特征
单摆周期
单摆应用
单摆模型
模型建立
模型特征
单摆周期
实验1：摆球质量相同，摆长L相同，观察周期T与振幅的关系
结论：单摆的振动周期与其振幅无关(等时性)。
实验2：摆长L相同，振幅相同，观察周期T与摆球质量的关系
结论：单摆的振动周期与摆球质量无关。
实验3：摆球质量相同，振幅相同，观察周期T与摆长L的关系
结论：单摆的振动周期与其摆长有关。
单摆应用
单摆模型
模型建立
模型特征
单摆周期
实验4：摆球质量相同，振幅相同，摆长L相同，在地球和月球实验
结论：单摆的振动周期与重力加速度有关。
单摆应用
单摆模型
模型建立
模型特征
单摆周期
可见，在同一个地方，单摆周期T与摆球质量和振幅无关，
仅与摆长 l 有关系，且摆长越长，周期越大。
荷兰物理学家惠更斯（1629-1695）通过实验进一步得到：
单摆的周期公式：
单摆做简谐运动的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，跟振幅、摆球的质量无关
单摆应用
单摆模型
模型建立
模型特征
单摆周期
单摆应用
单摆周期的实际应用
利用周期公式求未知量
①已知T、L，可求当地的重力加速度
②已知当地的重力加速度g，可求摆长L，
课堂练习
1、判一判
(1)一根细线一端固定，另一端拴一小球就构成一个单摆。(　　)
(2)单摆回复力的方向总是指向悬挂位置。(　　)
(3)单摆的回复力是由摆球重力的分力提供的。(　　)
(4)单摆的振幅越大周期越大。(　　)
(5)单摆的周期与摆球的质量无关。(　　)
×
×
×
√
√
课堂练习
2、如图所示，O点为单摆的固定悬点，现将摆球(可视为质点)拉到A点，此时细线处于张紧状态，释放摆球，摆球将在竖直平面内的A、C之间来回摆动，B点为运动中的最低位置，则在摆动过程中(　　)
A．摆球受到重力、拉力、向心力、回复力四个力的作用
B．摆球在A点和C点处，速度为零，合力与回复力也为零
C．摆球在B点处，速度最大，细线拉力也最大
D．摆球在B点处，速度最大，回复力也最大
C
课堂练习
3．(多选)一单摆做小角度摆动，其振动图像如图所示，以下说法正确的是(　　)
A．t1时刻摆球速度为零，摆球所受的合力为零
B．t2时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最小
C．t3时刻摆球速度为零，摆球的回复力最大
D．t4时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大
CD
4、如图所示，细绳的上端固定，下端挂一小球，现将小球拉到A点由静止释放，小球在竖直平面内沿曲线ABC摆动，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　）
A．在B位置小球受重力、拉力和向心力的作用
B．在B位置小球处于平衡状态
C．在C位置小球的向心力比在B位置小球的向心力大
D．在A位置小球受拉力与重力作用，处于非平衡状态
D
课堂练习
5、如图甲所示，一个单摆做小角度摆动，从某次摆球由左向右通过平衡位置时开始计时，相对平衡位置的位移x随时间t变化的图像如图乙所示。不计空气阻力，g取10m/s2。对于这个单摆的振动过程，下列说法中正确的是（　　）
课堂练习

展开更多......

收起↑