24单摆（课件）高二物理（人教版2019选择性）

第二章：第4节单

摆高中物理选择性必修第一册主讲老师：陈庆威目录CONTENT高中物理选择性必修第一册单摆单摆的回复力单摆的周期单摆的应用新课引入00.高中物理选择性必修第一册摆动的钟摆、荡起的秋千，它们在平衡位置附近做往复运动，这种运动是不是简谐运动呢？带着这个问题，让我们认识一个新的模型——单摆。单摆第一部分高中物理选择性必修第一册单摆01.2.特点：(3)摆线：细而长、不可伸长(1)悬点：固定(2)摆球：体积小、质量大摆长：

L=L0+R注意：实际应用的单摆小球大小不可忽略。1.定义：细线一端固定在悬点，另一端系一个小球，如果细线的质量与小球相比可以忽略；球的直径与线的长度相比也可以忽略，这样的装置就叫做单摆。高中物理选择性必修第一册几点说明02.单摆是实际摆的理想化模型(1)摆线质量m远小于摆球质量M，即m<<M

。(3)摆球所受空气阻力远小于摆球重力及绳的拉力，可忽略。(2)摆球的直径d远小于单摆的摆长Ｌ，即d<<Ｌ。(4)摆线的伸长量很小，可以忽略。高中物理选择性必修第一册问题与思考03.铁链粗棍上细绳挂在

细绳橡皮筋

OO’长细线

钢球ᄼ下列装置能否看作单摆？思考：单摆的振动是简谐运动吗？高中物理选择性必修第一册方法探究04.

可以用两种不同方法来研究上述问题:

一种方法是分析单摆的回复力，看其与位移是否成正比并且方向相反;另一种方法是分析单摆位移与时间的关系是否满足正弦关系。下面我们先采用第一种方法来分析。单摆的回复力第二部分高中物理选择性必修第一册单摆的回复力01.思考：单摆平衡位置在哪？哪个力提供回复力？1.平衡位置：最低点2.受力分析:如图

切向：法向：（回复力）

x

xmgT高中物理选择性必修第一册单摆的回复力02.

x

xmgTF回=mgsinθ

高中物理选择性必修第一册单摆的摆角范围03.摆角θ正弦值弧度值

1°0.017540.01745

2°0.034900.03491

3°0.052340.05236

4°0.069760.06981

5°0.087160.08727

6°0.104530.10472

7°0.121870.12217

8°0.139170.13963在摆角小于5度的条件下：sinθ≈θ（弧度值）可见，在摆角很小（θ＜50）的情况下，单摆做简谐振动。高中物理选择性必修第一册问题与思考04.思考：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？平衡位置：

x=0，

，回复力为零

，合外力不为零

x

xmgT高中物理选择性必修第一册判断单摆的运动为简谐运动05.方法二：从单摆的振动图像判断高中物理选择性必修第一册单摆的周期第三部分高中物理选择性必修第一册问题与猜想01.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？思考高中物理选择性必修第一册实验探究02.实验方法:控制变量法实验1：摆球质量相同，摆长L相同，观察周期T与振幅的关系？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？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？高中物理选择性必修第一册单摆的周期03.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：单摆做简谐运动的周期T与摆长L的二次方根成正比，与重力加速度g的二次方根成反比，与振幅、摆球质量无关．单摆的周期公式：高中物理选择性必修第一册简谐运动的回复力04.用秒表测量单摆完成30次全振动（或50次）所用的时间t，求出完成一次全振动所需要的时间，这个平均时间就是单摆的周期。测周期：把单摆从平衡位置拉开一个角度（θ＜5o）放开它。次数n12345摆线长L球直径d摆长l周期T单摆的应用第四部分高中物理选择性必修第一册单摆的应用01.１.利用单摆的等时性计时惠更斯在1656年首先利用摆的等时性发明了带摆的计时器（1657年获得专利权）。2.用单摆测定重力加速度（第5节内容）高中物理选择性必修第一册3.秒摆:周期为2s的单摆为秒摆。试计算出秒摆的摆长？（g=9.8m/s2)l≈1m4.一位广州人去哈尔滨旅游，在一家大型超市以高价购买了一台精致的摆钟，买的时候发现它走时很准。回到广州不到两天就走时相差一分多钟。于是大呼上当，心里极其气愤。后来，他求助了“消费者权益保护协会”，准备与该超市打一场索赔官司，消费者协会调查研究发现产品货真价实，那么问题出在哪儿呢？你能为这位广州人指点迷津吗？提示：两地的重力加速度g不同。单摆的应用02.高中物理选择性必修第一册几种常见的摆03.圆槽摆钉摆圆锥摆高中物理选择性必修第一册科学漫步04.从日晷到原子钟我国制造的空间冷原子钟日晷总结提升