鲁科版选择性必修第一册2.3单摆课件（22张）

2.3单摆第2章机械振动鲁科版（2019）选择性必修1学习目标1实际的单摆进行哪些理想化？单摆的回复力来源；区别回复力、向心力、合力2周期与振幅、摆球质量无关；周期与摆长、重力加速度有关；L、g的理解单摆的运动单摆的周期复习01、弹簧振子简谐运动特点2、回复力3、弹簧振子简谐运动的位移图像表达式单摆11.1定义：

如果悬挂小球的细线的伸缩和质量可以忽略，线长又比球的直径大得多，这样的装置就叫做单摆。；理想化模型1.2条件：（1）摆线不可伸长；（2）L线》R球，m球》m线；（3）摆球的选取：质量大、体积小（阻力小、同时远小于线长）；（4）空气阻力不计；单摆1思考题：

如图，这三个球可以能否看成单摆？为什么？1.3单摆的运动特点：①以悬点为圆心，在竖直平面内做变速圆周运动；不计空气阻力，机械能守恒；②同时以最低点为平衡位置做往复运动；11.4单摆的回复力：GTF切F径CB0Lθ重力的切向分力指向平衡位置O点F切=mg•sinθ角度θ比较小，满足sinθ≈θ=x/L弧长等于弦长：近似成立条件：

θ

<5°实际实验时可到100；与该点速度方向一致，不断改变速度大小问题：单摆的回复力是细绳拉力T和重力的合力吗？单摆单摆1F回=F切=mg•sin

θ=mg•（-x/L）常数k位移方向与回复力方向相反F回=—kxk=mgL简谐运动与该点速度方向垂直，只改变速度方向，向心力GTF切F径B0LθC回复力是合力的一个分力；合力另一个分力是向心力；单摆1课本P45---1.关于单摆做简谐运动，下列说法正确的是（）

A.经过平衡位置时所受的合力为0；

B.经过平衡位置时所受的回复力为0；

C.回复力是重力和摆线拉力的合力；

D.回复力是重力沿圆弧切线方向的分力练习：关于单摆，下列说法正确的是(

)A．一根线系着一个球，悬挂起来，这样的装置就是单摆B．可以看成单摆的装置中，细线的伸缩和质量忽略不计，线长比小球直径大得多C．单摆的振动总是简谐运动D．两个单摆只要结构相同，它们的振动步调便相同单摆的周期2可能与单摆装置本身有关，如摆球质量、摆长；还可能与振幅有关……

控制变量法探究影响单摆振动周期的因素

取两个摆长和摆球质量都相等的单摆（图2-20），将两摆球拉离平衡位置，其中一个摆球拉到摆角约4°处，另一个摆球拉到摆角约2°处，皆由静止释放。比较两个单摆的周期，探究周期与振幅的关系。

取两个摆长相等、摆球质量不等的单摆，将两摆球拉至相同的摆角，由静止释放。比较两个单摆的周期，探究周期与摆球质量的关系。

取两个摆长不等、摆球质量相等的单摆，将两摆球拉至相同的摆角，由静止释放。比较两个单摆的周期，探究周期与摆长的关系。请重复以上实验，自行设计表格，记录并分析数据，你可得出什么结论？周期与摆角无关；周期与摆球质量无关；周期与摆长有关；摆长相等，摆角越大则振幅越大；周期与振幅无关；单摆的等时性（伽利略）2.1实验求证单摆的周期22.2公式条件：摆角α<5°单摆做简谐运动的振动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。荷兰物理学家惠更斯首先发现摆长摆长单摆的周期22.3公式的理解①摆长L＝细绳长度＋小球半径④摆长、重力加速度都一定时，周期和频率也一定，通常称为单摆的固有周期和固有频率。③单摆周期与摆长和重力加速度有关，与振幅和质量无关。②g当地重力加速度或等效重力加速度单摆的周期22.4应用①伽利略利用摆的等时性发明了带摆的计时器，摆的周期可以通过改变摆长来调节，计时很方便。②单摆的周期和摆长容易用实验准确地测定出来，所以可利用单摆准确地测定各地的重力加速度。单摆的周期2知识：秒摆的周期是多少秒呢？摆长大约是多少？例题：一个单摆，周期是T。a.如果摆球质量增到2倍，周将

。b.如果摆的振幅增到2倍，周将

。c.如果摆长增到2倍，周期将

。d.如果将单摆从赤道移到两极，周期将

。e.如果将单摆从海面移到高山，周期将

不变不变变为√2T变小变大单摆的周期2课本P45---2.甲、乙两个单摆在同一地点做简谐运动，当甲摆振动20次时，乙摆振动了40次。求甲、乙两摆的振动周期之比和摆长之比。课本P45---3.如图所示，光滑圆槽的半径R远大于小球运动的弧长。甲、乙、丙三个小球（均可视为质点）同时由静止释放，开始时，甲球比乙球离槽最低点O远些，丙球在槽的圆心处。请比较它们第一次到达点O的先后顺序，并说明理由。课本P45---4.已知在月球上重力加速度约为1.6m/s2

。若做一单摆，使其在月球上的振动周期为2.0s，那么摆长应为多少？单摆的周期2课本P45---5.某单摆及其振动图像如图所示。（1）若取从E指向G为正方向，α为最大摆角，则图像中点O、A、B、C、D分别对应单摆中的哪个位置？一个周期内回复力为正且减小、并与速度同方向的时间范围是多少？势能增加且速度为正的时间范围是多少？（2）单摆摆球多次通过位置E时，哪些相关物理量发生了变化？（3）单摆的摆长是多少？（取重力加速度g=10m/s2

，π2=10）课本P45---6.某同学用单摆测定一座山的海拔，在山顶上他测得摆长为l的单摆做简谐运动的周期为T。已知引力常量为G，地球质量为M，地球半径为R。求山顶的海拔。单摆的周期2例题：一个单摆摆长100.4cm，测得它完成30次全振动共用60.3s，求当地重力加速度多大？例题：如图所示，单摆摆长L＝90cm，摆球在t＝0时刻从右侧最高点由静止释放做简谐运动，则当t＝1s时，摆球的运动情况是(g取10m/s2)(

)A．向右加速B．向左减速C．向左加速D．向右减速单摆的周期2拓展3完整定义：悬点到球心的距离3.1L的理解组合摆拓展3周期公式T=?例题：一根绝缘细线，一个质量为m的带电小球，电荷量为+q，如果施加一个竖直向下的匀强电场E，则该单摆的周期为T1，如果施加一个竖直向下的匀强电场E（已知mg>Eq），则该单摆的周期为T2，比较它们的大小。3.2g的理解例题：同一单摆悬挂在静止的电梯里的周期为T1；如某时刻起电梯向上匀加速，在此阶段单摆的周期为T2；如某时刻起电梯向下匀加速，在此阶段单