高中人教物理选择性必修一第2章第4节单摆课件

1、单摆人教版 选择性必修1新知导入生活中经常可以看到悬挂起来的物体在竖直平面内往复运动。将一小球用细绳悬挂起来，把小球拉离最低点释放后，小球就会来回摆动。小球的摆动是否为简谐运动呢?新知讲解摆长：悬点到球心的距离定义：一根不可伸长的细线下面悬挂一个小球就构成了单摆。摆角：摆到最高点时，摆线与竖直方向的夹角。摆长 L摆 角摆球质量m思考讨论1：什么是单摆？摆长 L=L0+R摆线长 L0新知讲解单摆是实际摆的理想化模型。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，球的直径比线长短得多，这样的装置叫单摆。悬点：不可伸缩，质量不计，长度远大于小球直径固定细线：摆球：体积

2、小，质量大课堂练习ABCDEF1、谁能看作单摆?我才能！新知讲解思考讨论2：如何若判断单摆振动是不是简谐运动？用什么方法判断？（1）根据回复力的规律F=-kx去判断（2）根据物体的振动图像去判断新知讲解BAO一、单摆的回复力方向：沿切线指向平衡位置PTGG2G1重力沿切线的分力提供回复力回复力大小：向心力大小：方向：沿半径指向悬点与该点速度方向在同一直线上，不断改变速度大小与该点速度方向垂直，只改变速度方向新知讲解摆角正弦值弧度值 10.017540.01745 20.034900.03491 30.052340.05236 40.069760.06981 50.087160.08727 60

3、.104530.10472 70.121870.12217 80.139170.13963在摆角小于5度的条件下：Sin（弧度值）新知讲解x当很小时，x弧长FG1=mgsin位移方向与回复力方向相反摆角5的单摆运动可认为是简谐运动新知讲解 思考讨论3：分析单摆运动时其对平衡位置位移、回复力、加速度、速度在一次全振动中的变化？减小增大减小增大速度增大减小增大减小加速度增大减小增大减小回复力增大减小增大减小对平衡位置的位移OAAOOAAO单摆的运动新知讲解单摆的振动图像如图，细线下悬挂一个除去了柱塞的注射器，注射器内装上墨汁。当注射器摆动时，沿着垂直于摆动的方向匀速拖动木板，观察喷在木板上的墨汁图

4、样。新知讲解综上，在摆角很小的情况下，单摆做简谐振动。结论：单摆振动的x-t图象是一条正弦（余弦）函数图像。课堂练习2、(多选)关于单摆摆球在运动过程中的受力,下列结论正确的是( )A.摆球受重力、摆线的拉力作用B.摆球受重力、摆线的拉力、回复力作用C.摆球的回复力为零时,向心力最大D.摆球的回复力最大时,摆线中的拉力大小比摆球的重力大解析:单摆在运动过程中,摆球受重力和摆线的拉力,重力沿圆弧切线的分力提供回复力,故A对、B错;在平衡位置处,回复力为零,速度最大,向心力最大,选项C正确;当回复力最大时,摆球在最大位移处,速度为零,向心力为零,则拉力等于重力沿半径方向的分力,即拉力小于重力,选项

5、D错误。AC新知讲解 单摆的周期 猜想？ 振幅 质量 摆长重力加速度 思考讨论4：摆角很小时，单摆做的是简谐运动，单摆的周期与什么因素有相关呢？新知讲解摆球质量相同，振幅相同，观察周期T与摆长l的关系？1、实验方法：控制变量法摆长l相同，摆角相同，观察周期T与摆球质量的关系？摆球质量相同，摆长l相同，观察周期T与振幅的关系？二、单摆的周期新知讲解在同一个地方，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2

6、、实验结论单摆的周期公式：新知讲解做一做：改变摆长L,测出对应的单摆周期T(在小偏角下)。根据你的实验数据，尝试在坐标纸_上画出T-L图像或T-L2图像。它们分别是什么曲线?你能根据图像判断单摆周期与摆长的关系吗?新知讲解（1）计时器：利用等时性惠更斯在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）。周期T =2s的单摆叫做秒摆（2）测定当地的重力加速度3. 单摆周期的应用测出单摆的摆长和周期就可求重力加速度课堂练习3、一个摆长为2 m的单摆,在地球上某地振动时,测得完成100次全振动所用的时间为284 s。(1)求当地的重力加速度g的大小。(2)把该单摆拿到月球上去,

7、已知月球上的重力加速度是1.60 m/s2,则该单摆振动周期是多少?答案:(1)9.78 m/s2(2)7.02 s 拓展提高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.摆线长度不伸缩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,选项A、B、C正确。但把单摆作为简谐运动来处理是有条件的,只有在摆角很小的情况下才能视单摆的运动为简谐运动,选项D错误。ABC拓展提高2、下列关于单摆的说法正确的是()A.单摆摆球从平衡位置运动到正向最大位移处时的位移为A(A为振幅),从正向最大位移处运动到平衡位置时的位移为-AB.单摆摆球的回复力等于摆球所受的合外力C.单摆摆球的回复力等于摆球重力沿圆弧切线方向的分力D.单摆摆球经过平衡位置时加速度为零解析:简谐运动中的位移是以平衡位置作为起点,摆球在正向最大位移处时位移为A,在平衡位置时位移应为零。摆球的回复力由重力沿圆弧切线方向的分力提供,线的拉力与重力沿摆线方向的分力的合力提供向心力,摆球经最低点(振动的平衡位置)时回复力为零,但向心力不为零,所以合外力不为零;摆球到最高点时,向心力为零,回复力最大,合外力也不为零。C拓展提高3、将秒摆(周期为2 s的单摆)的周期变为4 s,下面哪些措施是正确的(