物理人教版（2019）选择性必修第一册2.4单摆（共20张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）选择性必修第一册2.4单摆（共20张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 15.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-02-23 13:03:19 | ||
图片预览
文档简介
(共20张PPT)
第三节
单摆
学习目标
1.知道什么是单摆。理解摆角很小时单摆的振动是简谐运动，掌握单摆的周期公式，并能用它进行有关计算。
2.通过学习单摆做简谐运动的条件，建构单摆物理模型，体会用理想化的方法建立物理模型在物理学研究中的应用，培养学生的科学思维能力。
新课导入
生活中，我们常看到一些小振幅的摆动现象，类似做简谐运动。例如，当摆钟的摆做小振幅的摆动时，可近似视为做简谐运动。这种摆动为什么可视为简谐运动？
本节我们将在建立单摆模型的基础上，学习单摆振动的规律。
一、单摆及其运动规律
海盗船的摆动
秋千的摆动
钟摆的摆动
思考并回答：
1.以上摆动有什么共同的特点？
2.结合学习过的理想化模型和摆动物体的特点，你是否可以简化出一种新的理想化模型呢？
（1）定义：如果悬挂物体的绳子的伸缩和质量可以忽略不计，绳长比物体的尺寸大很多，物体可以看做质点，这样的装置可以看作单摆。
1、单摆
（2）特点：
一、单摆及其运动规律
摆线
①质量忽略不计
②长度远大于小球直径
③不可伸缩
摆球：可看做质点（体积小，质量大）
以上物体的摆动可否看成单摆？
单摆是实际摆的理想模型：与小球受到的重力及绳的拉力相比，空气等对它的阻力可以忽略。
一、单摆及其运动规律
思考与讨论：
用什么方法探究单摆的振动是否为简谐运动？
方法一：分析单摆的回复力，看其与位移是否成正比并且方向相反。
方法二：分析单摆位移与时间的关系是否满足正弦关系。
一、单摆及其运动规律
思考并回答：
（1）如何得到单摆的摆长？
（2）单摆振动过程中，摆球在任意点 P 受几个力作用？分别是什么力？
（3）若摆球在 P 点时，悬线与竖直方向的夹角为 θ，则重力沿圆弧切线方向的分力为多大？
（4）什么力充当回复力？
一、单摆及其运动规律
方法一：分析单摆的回复力，看其与位移是否成正比并且方向相反。
受力特征：
切向： F x＝ mgsin θ，充当回复力；
法向：F y＝F T - mgcos θ，充当向心力；
在 θ 较小的情况下（ θ <5°），弧线与 x 轴近似重合，
单摆的回复力为
一、单摆及其运动规律
一、单摆及其运动规律
一、单摆及其运动规律
若单摆的摆角小于5°，单摆的摆动可近似看成简谐运动。
由，得
单摆的周期
理论分析：
单摆的简谐运动周期与装置的固有因素有关，和外界条件无关。故单摆的简谐运动周期也叫作单摆的固有周期。
惠更斯（荷兰）
一、单摆及其运动规律
实验探究：探究影响单摆周期的因素
研究方法：控制变量法
（1）两摆的摆球质量、摆长相同，振幅不同；
（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；
测量周期：
（1）如何测量单摆的周期？
（2）采用什么样的方法可以减小误差？
（3）以哪个位置作为起点更方便计时和减小误差？
一、单摆及其运动规律
实验表明：
单摆做简谐运动的周期与摆长有关，摆长越长，周期越大；单摆的周期与摆球质量和振幅无关。
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
实验现象：
一、单摆及其运动规律
方法二：分析单摆位移与时间的关系是否满足正弦关系。
一、单摆及其运动规律
问题1：如图所示是两个理想单摆的振动图像．下列说法中正确的是
A．甲、乙两个单摆的摆长之比为1∶2
B．甲摆的速度为零时，乙摆的速度最大
C．甲摆的加速度最小时，乙摆的速度最小
D．t＝2 s时，甲摆的重力势能最小，乙摆的动能最小
学以致用
类单摆
情况一：摆球除受重力和拉力外还受其他力，但其他力不沿半径方向，这种情况下g为等效重力加速度。
情况二：摆球除受重力和拉力外还受其他力，但其他力只沿半径方向，而沿振动方向无分力，这种情况下单摆的周期不变。
一、单摆及其运动规律
做垂直纸面的小角度摆动： l等效＝lsin α 垂直纸面摆动： l等效＝lsin α＋l 纸面内摆动：
左侧：l等效＝l
右侧：
纸面内摆动： l等效＝l
等效摆长
一、单摆及其运动规律
巩固训练
问题2：如图所示是两个单摆的振动图像。甲、乙两个摆的摆长之比是多少？
课堂小结
第三节
单摆
学习目标
1.知道什么是单摆。理解摆角很小时单摆的振动是简谐运动，掌握单摆的周期公式，并能用它进行有关计算。
2.通过学习单摆做简谐运动的条件，建构单摆物理模型，体会用理想化的方法建立物理模型在物理学研究中的应用，培养学生的科学思维能力。
新课导入
生活中，我们常看到一些小振幅的摆动现象，类似做简谐运动。例如，当摆钟的摆做小振幅的摆动时，可近似视为做简谐运动。这种摆动为什么可视为简谐运动？
本节我们将在建立单摆模型的基础上，学习单摆振动的规律。
一、单摆及其运动规律
海盗船的摆动
秋千的摆动
钟摆的摆动
思考并回答：
1.以上摆动有什么共同的特点？
2.结合学习过的理想化模型和摆动物体的特点，你是否可以简化出一种新的理想化模型呢？
（1）定义：如果悬挂物体的绳子的伸缩和质量可以忽略不计，绳长比物体的尺寸大很多，物体可以看做质点，这样的装置可以看作单摆。
1、单摆
（2）特点：
一、单摆及其运动规律
摆线
①质量忽略不计
②长度远大于小球直径
③不可伸缩
摆球：可看做质点（体积小，质量大）
以上物体的摆动可否看成单摆？
单摆是实际摆的理想模型：与小球受到的重力及绳的拉力相比，空气等对它的阻力可以忽略。
一、单摆及其运动规律
思考与讨论：
用什么方法探究单摆的振动是否为简谐运动？
方法一：分析单摆的回复力，看其与位移是否成正比并且方向相反。
方法二：分析单摆位移与时间的关系是否满足正弦关系。
一、单摆及其运动规律
思考并回答：
（1）如何得到单摆的摆长？
（2）单摆振动过程中，摆球在任意点 P 受几个力作用？分别是什么力？
（3）若摆球在 P 点时，悬线与竖直方向的夹角为 θ，则重力沿圆弧切线方向的分力为多大？
（4）什么力充当回复力？
一、单摆及其运动规律
方法一：分析单摆的回复力，看其与位移是否成正比并且方向相反。
受力特征：
切向： F x＝ mgsin θ，充当回复力；
法向：F y＝F T - mgcos θ，充当向心力；
在 θ 较小的情况下（ θ <5°），弧线与 x 轴近似重合，
单摆的回复力为
一、单摆及其运动规律
一、单摆及其运动规律
一、单摆及其运动规律
若单摆的摆角小于5°，单摆的摆动可近似看成简谐运动。
由，得
单摆的周期
理论分析：
单摆的简谐运动周期与装置的固有因素有关，和外界条件无关。故单摆的简谐运动周期也叫作单摆的固有周期。
惠更斯（荷兰）
一、单摆及其运动规律
实验探究：探究影响单摆周期的因素
研究方法：控制变量法
（1）两摆的摆球质量、摆长相同，振幅不同；
（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；
测量周期：
（1）如何测量单摆的周期？
（2）采用什么样的方法可以减小误差？
（3）以哪个位置作为起点更方便计时和减小误差？
一、单摆及其运动规律
实验表明：
单摆做简谐运动的周期与摆长有关，摆长越长，周期越大；单摆的周期与摆球质量和振幅无关。
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
实验现象：
一、单摆及其运动规律
方法二：分析单摆位移与时间的关系是否满足正弦关系。
一、单摆及其运动规律
问题1：如图所示是两个理想单摆的振动图像．下列说法中正确的是
A．甲、乙两个单摆的摆长之比为1∶2
B．甲摆的速度为零时，乙摆的速度最大
C．甲摆的加速度最小时，乙摆的速度最小
D．t＝2 s时，甲摆的重力势能最小，乙摆的动能最小
学以致用
类单摆
情况一：摆球除受重力和拉力外还受其他力，但其他力不沿半径方向，这种情况下g为等效重力加速度。
情况二：摆球除受重力和拉力外还受其他力，但其他力只沿半径方向，而沿振动方向无分力，这种情况下单摆的周期不变。
一、单摆及其运动规律
做垂直纸面的小角度摆动： l等效＝lsin α 垂直纸面摆动： l等效＝lsin α＋l 纸面内摆动：
左侧：l等效＝l
右侧：
纸面内摆动： l等效＝l
等效摆长
一、单摆及其运动规律
巩固训练
问题2：如图所示是两个单摆的振动图像。甲、乙两个摆的摆长之比是多少？
课堂小结