【課件】單擺+課件高二上學期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

2.4單擺1.什么是簡諧運動？2.做簡諧運動物體的回復力具有什么特征？回復力與位移成正比而方向相反，總是指向平衡位置。OABCDXF復習引入一、單擺思考：什么是單擺？能夠看成單擺的條件？1.定義：如圖，如果細線的質(zhì)量與小球相比可以忽略，球的直徑與線的長度相比也可以忽略，這樣的裝置就叫做單擺。一、單擺2.條件：①擺線質(zhì)量m遠小于擺球質(zhì)量M，即m<<M

（忽略擺線的質(zhì)量）②擺球的直徑d遠小于單擺的擺長Ｌ，即d<<Ｌ（擺球可看做質(zhì)點）③擺球所受空氣阻力遠小于擺球重力及繩的拉力，可忽略不計（忽略空氣阻力）④擺線的伸長量很小，可以忽略(忽略擺線形變)單擺是實際擺的理想化模型。想一想：下列裝置能否看作單擺？鐵鏈

細繩橡皮筋

231長細線

4?探究：單擺振動的運動性質(zhì)是簡諧運動嗎？方法一：從單擺的振動圖象（x-t圖像）判斷方法二：從單擺的受力特征判斷二、單擺的振動圖像方法一：從單擺的振動圖象（x-t圖像）判斷三、單擺的回復力思考：單擺平衡位置在哪？哪個力提供回復力？θAOCBTGG2G11.平衡位置：最低點O2.受力分析:3.回復力來源：重力沿切線方向的分力G2大?。篏2=Gsinθ=mgsinθ方向：沿切線指向平衡位置xx當很小時，4.單擺的回復力：mgT若考慮回復力和位移的方向，(1)弧長≈xF回=mgsinθ（弧度值）探究結(jié)論：當最大擺角很小（θ＜50）時，單擺在豎直面內(nèi)的擺動可看作是簡諧運動。O思考：擺球運動到最低點O（平衡位置）時回復力是否為零？合力是否為零？平衡位置：

x=0，

，回復力為零

，合外力不為零FT猜想？

振幅

質(zhì)量

擺長猜想：單擺擺動的周期與哪些因素有關？三．單擺的周期單擺的周期實驗方法:控制變量法三．單擺的周期實驗1：周期是否與振幅有關？三．單擺的周期實驗2：周期與擺球的質(zhì)量是否有關?三．單擺的周期實驗3：周期與擺球的擺長是否有關?三．單擺的周期實驗結(jié)論：1.與振幅無關——單擺的等時性（伽利略首先發(fā)現(xiàn)的）2.與擺球的質(zhì)量無關3.與擺長有關——擺長越長，周期越大周期公式：擺角很小的情況下，單擺做簡諧運動的振動周期跟擺長的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比。與振幅、擺球質(zhì)量無關?；莞箚挝唬好耄╯）1.單擺周期公式：三．單擺的周期2.理解:(2)單擺周期與擺長和重力加速度有關,與振幅和質(zhì)量無關。g為當?shù)刂亓铀俣取?3)擺長、重力加速度都一定時，周期和頻率也一定，通常稱為單擺的固有周期和固有頻率。(1)l為單擺的擺長。為懸點（圓心）到擺球重心的距離l=l繩+r球。三．單擺的周期三．單擺的周期3.應用：（1）計時器：利用單擺周期與振幅無關的等時性，制成計時儀器，如擺鐘。（2）測定重力加速度：實驗中已經(jīng)獲得了擺長和周期的實驗數(shù)據(jù)，可以從中選擇幾組，分別計算重力加速度，然后取平均值。三．單擺的周期（2）測定重力加速度：除了計算平均值外，還可以分別以l和T2為縱坐標和橫坐標，作出函數(shù)的圖象，它應該是一條直線。根據(jù)這條直線的傾斜程度求出，進而求出重力加速度g。視重如圖所示，升降機中有一單擺，當升降機靜止時，單擺的周期為T1，當升降機以加速度a向上勻加速運動時，單擺的周期為T2，則（）BD海拔高度增大，g變小，T增大。緯度增大，g變大，T減小。CAN=mgcosα

Tmgsinα

mgNαmgsinα

mgsinα

Tmgsinα

TT1mgsinα

Tmgsinα

冬天到夏天，熱脹冷縮，擺場長變長，T變大，將螺母上移。ADA不變偏