高中物理单摆.ppt

物体在竖直平面内的机械振动 物体通过细绳或细杆绕一固定点运动 细绳或细杆有质量 被悬挂的物体有一定的体积 细绳悬点固定 忽略细绳的质量和伸缩 绳长比被悬挂小球的直径大的多 一认识单摆 单摆 单摆是对现实摆的一种抽象 是一种理想化的物理模型 两个忽略 1 忽略悬挂小球的细绳的伸缩和质量 2 线长又比球的直径大得多 忽略小球的体积 即可将之视为一质点 摆长L L0 R 摆线长L0 单摆的结构 摆角 二单摆的运动性质 思考 1 单摆为什么会振动 2 哪个力提供了单摆机械振动的回复力 3 这个力与单摆偏离平衡位置的位移有何关系 4 单摆做的运动是简谐运动吗 单摆受到重力和拉力单摆静止不动时 摆球所受重力与拉力平衡 单摆被拉离平衡位置释放时 摆球所受重力和悬线拉力不再平衡 重力沿运动方向的分力是摆球机械振动的回复力 悬线拉力与重力沿摆线方向的分力的合力提供小球作圆周运动的向心力 摆线与竖直方向的夹角为 时 单摆振动的回复力为F mgsin 当 很小时 弧AO 弦AO 垂线段AB近似相等 由此得回复力的大小与偏离平衡位置的位移大小的关系为 很小时 10 单摆的运动为简谐运动 而回复力的方向与位移的方向相反 三单摆的周期 摆角 很小时 单摆做的是简谐运动 单摆的周期与什么因数相关呢 摆球质量相同 摆角相同 观察周期T与摆长l的关系 摆球质量相同 摆长l相同 观察周期T与摆角的关系 摆长l相同 摆角相同 观察周期T与摆球质量的关系 实验方法 控制变量法 在同一个地方 单摆周期T与摆球质量和摆动的幅度无关 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 通过实验进一步找到 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 实验结论 单摆的周期公式 四单摆的应用 应用一 计时器 应用单摆的等时性 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 应用二 测量重力加速度 应用周期公式 小结 1 单摆 理想化的物理模型 在细线的一端拴上一个小球 另一端固定在悬点上 如果线的伸缩和质量可以忽略不计 摆线长比小球直径大得多 这样的装置叫单摆 3 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 单摆的周期公式 2 单摆做简谐的条件 在摆角很小的情况下 单摆所受回复力跟位移成正比且方向相反 单摆做简谐运动 练习 1 下列哪些材料能做成单摆 A 长为1米的细线B 长为1米的细铁丝C 长为1米的橡皮条D 长为0 2米的细丝线E 直径为5厘米的钢球F 直径为5厘米的泡沫塑料球G 直径为1厘米的钢球H 直径为1厘米的塑料球 AG 2 单摆作简谐运动时的回复力是 A 摆球的重力B 摆球重力沿圆弧切线的分力C 摆线的拉力D 摆球重力与摆线拉力的合力 B 3 单摆的振动周期在发生下述哪些情况中增大 A 增大摆球的质量B 增大摆长C 单摆由地球表