2.4單擺課件-高二上學(xué)期物理人教版選擇性

第4節(jié)

單擺第二章

機械振動思考：蕩起的秋千、擺動的鐘擺、晃動的風(fēng)鈴它們在豎直平面內(nèi)的平衡位置附近的往復(fù)運動是不是簡諧運動呢？1.知道單擺的概念，了解單擺運動的特點；2.知道單擺的受力特點以及實際擺看成單擺的條件；3.知道單擺周期與擺長、重力加速度的定量關(guān)系，并能進行有關(guān)計算。知識點一、單擺以及單擺的回復(fù)力1.單擺模型（1）定義：一根不可伸長的細線下面懸掛一個小球就構(gòu)成了單擺。（2）擺長：懸點到球心的距離（3）擺角：擺到最高點時，擺線與豎直方向的夾角。擺長L擺角θ擺球質(zhì)量m擺長

L=L0+R擺線長

L0（4）單擺是實際擺的理想化模型。在細線的一端拴上一個小球，另一端固定在懸點上，如果線的伸縮和質(zhì)量可以忽略不計，球的直徑比線長短得多，這樣的裝置叫單擺。①懸點：固定②細線：不可伸縮，質(zhì)量不計，長度遠大于小球直徑③擺球：體積小，質(zhì)量大誰能看作單擺?練一練思考討論：如何判斷單擺振動是不是簡諧運動？用什么方法判斷？

（2）根據(jù)物體的振動圖像去判斷

2.單擺的回復(fù)力BAO方向：沿切線指向平衡位置（與該點速度方向在同一直線上，不斷改變速度大?。㏄θTGG2G1（1）回復(fù)力大?。褐亓ρ貓A弧切線的分力提供回復(fù)力（2）向心力大?。悍较颍貉匕霃街赶驊尹c（與該點速度方向垂直，只改變速度方向）擺角θ正弦值弧度值

1°0.017540.01745

2°0.034900.03491

3°0.052340.05236

4°0.069760.06981

5°0.087160.08727

6°0.104530.10472

7°0.121870.12217

8°0.139170.13963在擺角小于5度的條件下：Sinθ≈θ（弧度值）

位移方向與回復(fù)力方向相反

BAOPθ

3.單擺的振動圖像做一做細線下懸掛一個除去了柱塞的注射器，注射器內(nèi)裝上墨汁。當(dāng)注射器擺動時，沿著垂直于擺動的方向勻速拖動木板，觀察噴在木板上的墨汁圖樣。點擊播放結(jié)論：單擺位移與時間的關(guān)系滿足正弦關(guān)系。練一練1.圖中O點為單擺的固定懸點，現(xiàn)將擺球（可視為質(zhì)點）拉至A點，此時細線處于張緊狀態(tài)，釋放擺球，擺球?qū)⒃谪Q直平面內(nèi)的A、C之間來回擺動，B點為運動中的最低位置，則在擺動過程（）A．?dāng)[球在A點和C點處，速度為零，合力也為零B．?dāng)[球在A點和C點處，速度為零，回復(fù)力也為零C．?dāng)[球在B點處，速度最大，回復(fù)力也最大D．?dāng)[球在B點處，速度最大，向心力也最大D2.(多選)關(guān)于單擺擺球在運動過程中的受力,下列結(jié)論正確的是(

)A.擺球受重力、擺線的拉力作用B.擺球受重力、擺線的拉力、回復(fù)力作用C.擺球的回復(fù)力為零時,向心力最大D.擺球的回復(fù)力最大時,擺線中的拉力大小比擺球的重力大AC知識點二、單擺的周期思考：一根短繩系一個小球，它的振動周期較短。懸繩較長的秋千，周期較長。單擺的周期與哪些因素有關(guān)？1.探究單擺周期與擺長之間的關(guān)系在鐵架臺的橫梁上固定兩個單擺，按照以下幾種情況，把它們拉起一定角度后同時釋放，觀察兩擺的振動周期。探究方法：控制變量法研究單擺的振幅、質(zhì)量、擺長對周期的影響。實驗一：將擺長相同、質(zhì)量相同擺球拉到不同高度（即：振幅不同都在小偏角下）自由釋放，觀察兩擺的擺動情況。實驗二：將擺長相同、質(zhì)量不同擺球拉到同一高度（振幅相同）自由釋放，觀察兩擺的擺動情況。實驗三:將擺長不同、質(zhì)量相同擺球拉到同一高度（振幅相同）自由釋放，觀察兩擺的擺動情況。【演示視頻】實驗結(jié)論

周期T/s1.481.551.792.19擺長/m0.50.60.81.1擺長l2 /m20.250.360.641.21在誤差允許的范圍內(nèi)單擺周期與擺長的平方成正比。2.單擺周期的公式

惠更斯

3.單擺周期公式的應(yīng)用（1）惠更斯利用擺的等時性（單擺的周期與振幅無關(guān)的性質(zhì)）發(fā)明了帶擺的計時器，叫擺鐘。秒擺：周期為2s的單擺為秒擺。（2）測量重力加速度：

1.將一單擺向左拉至水平標志線上，從靜止釋放，當(dāng)擺球運動到最低點時，擺線碰到障礙物，擺球繼續(xù)向右擺動，用頻閃照相機拍到如圖所示的單擺運動過程的頻閃照片，以下說法正確的是（）A．?dāng)[線碰到障礙物前后的擺長之比為9:4

B．?dāng)[線碰到障礙物前后的擺長之比為3:2C．?dāng)[線