高中物理(新教材)选修1课件6：2 4 单摆 人教版

4单摆第二章机械振动新课导入学习目标1、知道什么是单摆，单摆的构造；2、知道单摆回复力的来源；3、掌握单摆振动的特点，理解摆角很小时单摆的振动是简谐运动。1．单摆模型如果细线的长度__________，细线的________与小球相比可以忽略，球的________与线的长度相比也可以忽略，这样的装置就叫作单摆．单摆是实际摆的________模型．单摆及单摆的回复力不可改变质量直径理想化知识梳理知识点一2．单摆的回复力(1)回复力的来源：摆球的重力沿圆弧________方向的分力．(2)回复力的特点：在摆角很小时，单摆所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成________，方向总指向____________．(3)运动规律：单摆在摆角很小的情况下做________运动，其振动图像遵循正弦函数规律．切线正比平衡位置简谐摆球经过平衡位置时，合外力是否为零？摆球到达最大位移处，v＝0，加速度是否等于0?单摆摆动中的平衡位置不是平衡状态，有向心加速度，回复力为零，合外力不为零．最大位移处速度等于零，但不是静止状态．一般单摆回复力不是摆球所受合外力，而是重力沿圆弧切线方向的分力，所以加速度不等于零．1．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＝________，即T与摆长l的二次方根成________，与重力加速度g的二次方根成________．对单摆周期的理解惠更斯正比反比摆长l

周期T

知识点二2．单摆的等时性单摆做简谐运动周期取决于摆长l和重力加速度g，与________、摆球________无关．振幅质量假设将一个摆钟带到空间站内，则该摆动的钟摆周期如何变化？在空间站内摆球完全失重，回复力为零，等效值g′＝0，摆球不摆动了，周期无穷大．假设将一个摆钟带到空间站内，则该摆动的钟摆周期如何变化？在空间站内摆球完全失重，回复力为零，等效值g′＝0，摆球不摆动了，周期无穷大．课堂探究如图所示，一根细线上端固定，下端连接一个金属小球，用手使小球偏离竖直方向一个夹角，然后释放．(1)小球受到哪些力的作用？小球受细线的拉力和重力作用．(2)什么力提供向心力？细线的拉力和重力沿径向的分力的合力提供向心力．(3)什么力提供回复力？重力沿圆弧切线方向的分力提供小球振动的回复力．一、对单摆的回复力及运动特点的理解1．回复力来源单摆的回复力是重力沿圆弧切向的分力F＝G1＝mgsinθ提供的．一、对单摆的回复力及运动特点的理解例1

(多选)单摆是为研究振动而抽象出的理想化模型，其理想化条件是(

)A．摆线质量不计B．摆线长度不可改变C．摆球的直径比摆线长度短得多D．只要是单摆的运动就是一种简谐运动ABC

解析：单摆由摆线和摆球组成，摆线只计长度不计质量，摆球只计质量不计大小，且摆线不伸缩，A、B、C正确．但把单摆作为简谐运动来处理是有条件的，只有在摆角很小(θ<5°)的情况下才能视单摆运动为简谐运动．例2将一个摆长为l的单摆放在一个光滑的、倾角为α的斜面上，其摆角为θ，如图所示，下列说法正确的是(

)A．摆球做简谐运动的回复力为F＝mgsinθsin

αB．摆球做简谐运动的回复力为F＝mgsinθC．摆球经过平衡位置时合力为零D．摆球在运动过程中，经过平衡位置时，线的拉力为F′＝mgsinαA

例2将一个摆长为l的单摆放在一个光滑的、倾角为α的斜面上，其摆角为θ，如图所示，下列说法正确的是(

)A．摆球做简谐运动的回复力为F＝mgsinθsin

αB．摆球做简谐运动的回复力为F＝mgsinθC．摆球经过平衡位置时合力为零D．摆球在运动过程中，经过平衡位置时，线的拉力为F′＝mgsinαA

二、对单摆周期公式的理解及应用惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器，叫摆钟．摆钟运行时克服摩擦所需的能量由重锤势能提供，运动的速率由钟摆控制．旋转钟摆下端的螺母可以使摆上的圆盘沿摆杆上下移动，如图所示．(1)一只冬天很准的摆钟到了夏天却不准了，是走快了还是慢了？由冬天到夏天，摆杆变长，周期变大，摆钟走慢了．(2)怎么调节才能重新准确计时？应将调节螺母上移．例3

(多选)发生下述哪一种情况时，单摆周期会增大(

)A．增大摆球质量 B．增加摆长C．减小单摆振幅 D．将单摆由山下移到山顶BD

例4如图所示，三根细线在O点处打结，A、B端固定在同一水平面上相距为l的两点上，使∠AOB＝90°，∠BAO＝30°，已知OC线长是l，下端C点系着一个小球(可视为质点且做小角度摆动)．让小球在纸面内振动，周期T＝________.让小球在垂直纸面方向摆动，周期T＝________.备用工具&资料例3

(多选)发生下述哪一种情况时，单摆周期会增大(

)A．增大摆球质量 B．增加摆长C．减小单摆振幅 D．将单摆由山下移到山顶BD

学习目标1、知道什么是单摆，单摆的构造；2、知道单摆回复力的来源；3、掌握单摆振动的特点，理解摆角很小时单摆的振动是简谐运动。1．单摆模型如果细线的长度__________，细线的________与小球相比可以忽略，球的________与线的长度相比也可以忽略，这样的装置就叫作单摆．单摆是实际摆的________模型．单摆及单摆的回复力不可改变质量直径理想化知识梳理知识点一1．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＝________，即T与摆长l的二次方根成________，与重力加速度