高中物理单摆带例题练习题答案可爱课件.ppt

单摆 2 摆长 悬点到摆球重心的距离叫摆长 1 单摆 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 摆长L L0 R 摆线质量m远小于摆球质量M 即m M 3 单摆理想化条件是 摆球所受空气阻力远小于摆球重力及绳的拉力 可忽略不计 摆球的直径d远小于单摆的摆长 即d 摆线的伸长量很小 可以忽略 4 单摆是对现实摆的抽象 是一种理想化的物理模型 小球的半径为R 一 什么是单摆 单摆的振动周期与哪些因素有关呢 猜想 2 实验探究 方法 控制变量法 问题 3 实验结论 1 当摆角很小时 周期与振幅无关 2 周期与摆球质量无关 3 单摆振动的周期与摆长有关 单摆周期的平方与摆长成正比 如何验证猜想 问题 实验探究 理论探究 二 单摆振动周期的初探 在伽利略发现了单摆的等时性后 另一个叫惠更斯的荷兰科学家又做了进一步的研究 确定了单摆振动的周期与摆长的平方根成正比的关系 惠更斯于1656年发明了世界上第一个用摆的摆动来计时的时钟 单摆振动是简谐运动吗 如何验证 从单摆的受力特征判断 问题 问题 简谐运动的回复力特征 回复力的大小与位移的大小成正比 回复力的方向与位移的方向相反 F kx 三 单摆震动性质的探究 M A G1 G2 T G o 摆球重力的分力G2始终沿轨迹切向指向平衡位置O G2是使摆球振动的回复力 A x d 当摆球运动到A 点时 摆线与竖直方向的夹角为 摆球偏离平衡位置的位移为x 摆长为l F G2 mg sin 小球摆动的回复力F为 sin d l 四 单摆的恢复力 仔细观察下面表格 你能得到什么结论 当 角很小 50 时 角的正弦值近似等于 所对应的弧度值 即sin 弧长 弦长 x 回复力的方向与位移的方向 相反 2 结论 在摆角很小 50 的情况 单摆的振动是简谐运动 1 根据数据推理得 荷兰物理学家惠更斯 l 摆长 悬点到小球重心的距离 g 当地重力加速度 四 单摆的周期公式 简谐运动的周期公式 1 计时器 利用单摆的等时性 2 测定重力加速度 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 五 单摆的应用 1 有效摆长 摆球做圆周运动的半径 例1 如图所示 为一双线摆 它是在水平天花板上用两根等长的细线悬挂一个小球而构成的 已知细线长为l 摆线与天花板之间的夹角为 求小球在垂直于纸面方向作简谐运动时的周期 六 摆长的有效值问题 2 有效重力加速度 摆球在平衡位置相对悬点静止时 摆线的拉力与摆球质量的比值 1 与地理位置有关 2 与运动状态有关 3 与物理环境有关 例2 走时准确的摆钟从北京移到广州 是变慢了还是变快了 例4 如图所示 求在以加速度a匀加速上升的升降机内单摆的周期 摆长为l 例3 如图所示 在倾角为 的光滑斜面上 用长为l的细线栓一个小球 当它做小角度摆动时 周期是多少 变慢了 例5 如图所示 若单摆处于沿水平方向作匀加速直线运动的系统内 单摆的摆长为l 系统水平向右的加速度为a 摆球的质量为m 求这一单摆的周期 例6 如图所示 长为l的绝缘细线下端系一带电量为 q 质量为m的小球 整个装置处于场强为E方向竖直向