【物理】单摆课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

2.4单摆第二章机械振动P46注意：实际应用的单摆小球大小不可忽略摆长L＝摆线长度＋小球半径条件①②③④铁链粗棍上细绳挂在

细绳橡皮筋

2341OO’长细线

5钢球ᄼ想一想：下列装置能否看作单摆？摆球在最低点两侧做往复运动，它的运动是机械振动，那么是不是简谐运动呢？用什么方法探究单摆的振动是否为简谐运动？①单摆的回复力与位移是否成正比并且方向相反，即：F=-kx②分析单摆位移与时间的关系是否满足正弦关系：x＝Asin(ωt＋φ)tBAOx方法一：从单摆的受力特征判断如图，单摆摆长为

l、摆球质量为

m,将摆球拉离平衡位置O后释放，摆球沿圆弧做往复运动,运动到某一位置

P时，摆线与竖直方向的夹角为

θ(θ很小)切向（回复力）:

法向（向心力）:平衡位置：最低点OOO'

mgTP

在摆角小于5度的条件下：sinθ≈θ（弧度值）

x结论：当摆角很小时，单摆在竖直面内的摆动可看作是简谐运动

sinθ≈θx≈弧长

位移方向与回复力方向相反P46方法二：从单摆的振动图象（x-t图像）判断细线下悬挂一个漏斗，漏斗内装满沙子。当漏斗摆动时，沿着垂直于摆动的方向匀速拖动木板，观察呈现在木板上的沙子图样。(1)单摆的运动一定是简谐运动吗？不一定不是.单摆的运动可看成变速圆周运动，重力沿圆弧切线方向的分力提供使摆球沿圆弧振动的回复力.(2)单摆做简谐运动的回复力就是单摆所受的合力吗？(3)摆球运动到最低点O(平衡位置)时回复力是否为零？

合力是否为零？猜想？振幅

质量

摆长重力加速度

单摆振动的周期与哪些因素有关呢？探究方法：控制变量法研究单摆的振幅、质量、摆长对周期的影响。单摆的等时性：T与A无关振幅不同，其他条件相同质量不同，其他条件相同结论：T与m无关摆长不同，其他条件相同结论：其他条件相同时，摆长越长，周期越大P48等效摆长单摆处于超重、失重时：

若存在库伦力呢？(1)摆球受到重力、拉力、向心力、回复力四个力的作用。(

)(2)单摆运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)单摆摆动到最高点时速度为零，合外力也为零。(

)××××(2023·青岛一中月考)图中O点为单摆的固定悬点，现将摆球(可视为质点)拉至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、回复力三个力的作用B.摆球在A点和C点处，速度为零，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，回复力也最大例1√(多选)如图所示为一单摆的振动图像，则A.t1和t3时刻摆线的拉力等大B.t2和t3时刻摆球速度相等C.t3时刻摆球速度正在减小D.t4时刻摆线的拉力正在减小例2√√(1)摆球的质量越大，周期越大。(

)(2)若单摆的振幅变为原来的一半，则周期也将变为原来的一半。(

)××

周期是2s的单摆叫秒摆，秒摆的摆长是多少？把一个地球上的秒摆拿到月球上去，它在月球上做50次全振动要用多少时间？已知地球表面的重力加速度为9.8m/s2,月球上的自由落体加速度为1.6m/s2，π2取9.8。例3(多选)(2022·白城市洮南十中月考)甲、乙两个单摆的振动图像如图所示，根据振动图像可以判定A.若甲、乙两单摆在同一地点摆动，甲、乙两单摆

摆长之比是9∶4B.甲、乙两单摆振动的频率之比是3∶2C.甲、乙两单摆振动的周期之比是2∶3D.若甲、乙两单摆在不同地点摆动，但摆长相同，则甲、乙两单摆所在

地点的重力加速度之比为9∶4例4√√√

如图所示，MN为半径较大的光滑圆弧的一部分，把小球A放在MN的圆

心处，再把另一个小球B放在MN上离最低点C很近的B处(弧BC所对圆心角小于5°)，今使两小球同时静止释放，则A.球A先到达C点B.球B先到达C点C.两球同时到达C点D.无法确定哪个球先到达C点例5√

如图所示为相同的小球(可看作质点)构成的单摆，所有的绳子长度都相同，在不同的条件下的周期分别为T1、T2、T3、T4(其中(3)图两小球均带负电荷，(4)图中振动系统处于匀加速下降的电梯内)，关于周期大小关系的判断，正确的是针对训练A.