学人教版选修34 11.4单摆课件（5）（27张）.ppt

1 2单摆 一课时 思考 1 了解单摆的结构特点 2 知道单摆摆动是简谐运动 3 理解单摆周期公式 秋千 风铃 吊灯 摆钟 生活中的摆动 生活中经常可以看到悬挂起来的物体在竖直平面内摆动 我们用细线悬挂着的小球来研究摆动的规律 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 单摆 想一想 下列装置能否看作单摆 o o mg t 切向 径向 回复力 向心力 回复力 平衡位置 回复力为零 合外力不为零 二 单摆的运动 1 受力分析 平衡位置 当 很小时 2 单摆的回复力 若考虑回复力和位移的方向 1 弧长 x 在摆角小于5度的条件下 sin 弧度值 结论 当最大摆角很小时 5 单摆在竖直面内的摆动可看作是简谐运动 振幅 质量 摆长 重力加速度 1 实验 单摆摆动的周期与哪些因素有关呢 三 单摆的周期 单摆的周期 实验方法 控制变量法 振幅 质量 摆长 重力加速度 单摆摆动的周期与哪些因素有关呢 单摆周期 实验1 周期是否与振幅有关 结论 单摆的振动周期与其振幅无关 等时性 摆长相同 质量相同 振幅不同 实验2 周期与摆球的质量是否有关 摆长相同 振幅相同 质量不同 结论 单摆振动周期和摆球质量无关 实验3 周期与摆球的摆长是否有关 质量相同 振幅相同 摆长不同 结论 单摆振动周期和摆长有关 摆长和质量相同 振幅不同 周期相同 摆长和振幅相同 质量不同 周期相同 周期不同 振幅和质量相同 摆长不同 单摆振动周期与小球质量 振幅无关 与摆长有关 摆长越长 周期越长 实验结论 实验现象 在重力加速度g不变时 周期公式 摆角很小的情况下 单摆做简谐运动的振动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 与振幅 摆球质量无关 国际单位 秒 s 2 单摆周期公式 单摆周期公式的理解 1 单摆周期与摆长和重力加速度有关 与振幅和质量无关 g为当地重力加速度 2 摆长 重力加速度都一定时 周期和频率也一定 通常称为单摆的固有周期和固有频率 1 对单摆的振动 以下说法中正确的是 a 单摆摆动时 摆球受到的向心力大小处处相等b 单摆运动的回复力是摆球所受合力c 摆球经过平衡位置时所受回复力为零d 摆球经过平衡位置时所受合外力为零 课堂练习 c 2 由单摆作简谐运动的周期公式 可知 a 摆长无限减小 可以使振动周期接近于零b 同一单摆在月球表面的摆动周期一定比地球表面的周期长c 单摆的振动周期与摆球的质量无关d 单摆的振动周期与摆角无关 所以摆角可以是300 bc 课堂练习 思考 1 复习单摆周期公式2 了解各种类单摆 3 会用单摆周期公式计算 周期t 2s的单摆叫做秒摆 试计算秒摆的摆长 g 9 8m s2 解 根据单摆周期公式 秒摆的摆长是1m 1 秒摆 等效摆长 摆球重心到摆动圆弧圆心的距离 2 双线摆 l 直径为d 等效摆长 设光滑圆弧槽的半径为 小球半径为r 摆角小于5 求周期 3 圆槽摆 r o 一摆长为l的单摆 在悬点正下方l 3处有一钉子 则这个单摆的周期是 4 钉摆 mg f f合 5 圆锥摆 跟踪训练 3 一个作简谐运动的单摆 周期是1s a 摆长缩短为原来的1 4时 频率是2hzb 摆球的质量减小为原来的1 4时 周期是4秒c 振幅减为原来的1 4时周期是1秒d 如果重力加速度减为原来的1 4时 频率是0 5hz acd 课堂练习 4 悬挂于同一点的两个单摆的摆长相等 a的质量大于b的质量 o为平衡位置 分别把它们拉离平衡位置同时释放 若最大的摆角都小于5 那么它们将相遇在 点 点左侧 点右侧 无法确定 a 课堂练习 5 一摆长为l的单摆 摆球质量为m 如果最大摆角 5 求 1 最低点的速度大小 2 最低点时细绳的拉力 5 一摆长为l的单摆 摆球质量为m 如果最大摆角 5 求 3 假如在悬点正