2.4.2单摆的周期 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版2019选择性必修第一册

第二章

机械振动第4节

单摆第2课时

单摆的周期任务1

单摆的周期与摆长的关系情境引入

一条短绳系一个小球，它的振动周期较短。悬绳较长的秋千，周期较长。问题引领单摆的周期与哪些因素有关？请就你的猜测设计一个探究方案。[答案]

单摆的周期与单摆的绳长有关系。探究方案:如图所示，在铁架台的横梁上固定两个单摆，按照以下几种情况，把它们拉起一定角度后同时释放，观察两摆的振动周期。（1）两摆的摆球质量、摆长都相同，振幅不同（偏角都很小）。（2）两摆的摆长、振幅相同，摆球质量不同。（3）两摆的振幅、摆球质量相同，摆长不同。比较三种情况下两摆的周期得出结论：单摆做简谐运动的周期与振幅、摆球质量无关，与单摆的摆长有关系。知识生成

探究单摆的振幅、摆球质量、摆长对周期的影响1.探究方法：①_____________。控制变量法2.实验结论：（1）单摆振动的周期与摆球质量②_______；（2）振幅较小时，周期与振幅③_______；（3）摆长越长，周期④_______；摆长越短，周期⑤_______。无关无关越大越小应用探究[活动].问题讨论：（1）

为减小误差，实验中测周期和摆长时都要取平均值，二者取平均值的方法有何不同？[答案]

测周期要用“累积法”，一次测量几十次全振动的时间，然后求平均值计算周期；测摆长是多次测量后取平均值。（2）

王红同学学习了单摆周期公式后，想把奶奶家墙上越走越慢的老式“挂钟”调准，她该如何调节钟摆下的小螺母？[答案]

老式“挂钟”越走越慢是因为“挂钟”的周期比标准时钟的周期大，应把钟摆下面的小螺母适当上调，通过减小摆长来调小周期。任务2

单摆的周期情境引入

17世纪中叶，意大利科学家伽利略发现了单摆的等时性。1656年，荷兰物理学家惠更斯利用这一性质造出了第一个实用的机械摆钟，从此人类掌握了比较精确的测量时间的方法。1658年英国物理学家胡克发明了有摆轮的怀表，1760年具有时、分、秒三个针的怀表问世，机械表更加具有实用价值。最精确的机械钟要数1920年问世的邵特钟，它一昼夜误差只有千分之一秒，被当时的天文台用来当作天文钟。问题引领如何找出单摆的周期与摆长之间的定量关系？

知识生成

单摆的周期公式1.提出：周期公式是荷兰物理学家⑥_________首先提出的。惠更斯

正比反比无关3.应用：计时器（摆钟）。

原理：单摆的等时性。

校准：调节摆长可调节钟表的快慢。应用探究

[答案]

两个摆的周期相同，说明两个单摆的摆长相等。

单摆的摆长不是指摆线的长度，而是悬点到摆球球心的距离。[活动2]单摆周期公式的理解

（1）将该单摆置于月球表面，其周期为多大？

分析问题.（1）单摆的周期与哪些因素有关？（2）写出单摆的周期公式。

1.（任务1）（多选）下列说法正确的是(

@20@

)。A.单摆的等时性是惠更斯首先发现的B.单摆的等时性是伽利略首先发现的C.惠更斯首先将单摆的等时性用于计时D.伽利略首先发现了单摆的等时性，并把它用于计时BC

C

3.（任务2）

惠更斯利用摆的等时性原理制成了第一座摆钟。图1为日常生活中我们能见到的一种摆钟，图2为摆的结构示意图，圆盘固定在摆杆上，螺母可以沿摆杆上下移动。在甲地走时准确的摆钟移到乙地未做其他调整时摆动加快了，下列说法正确的是(

@24@

)。CA.甲地的重力加速度较大，若要调准可将螺母适当向下移动B.甲地的重力加速度较大，若要调准可将螺母适当向上移动C.乙地的重力加速度较大，若要调准可将螺母适当向下移动D.乙地的重力加速度较大，若要调准可将螺母适当向上移动

4.（任务2）在一个单摆装置中，摆动物体是一个装满水的空心小球，球的正下方有一小孔，当摆开