人教版(2019)新教材高中物理选择性必修1 2.4单摆(1)课件(共23张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版(2019)新教材高中物理选择性必修1 2.4单摆(1)课件(共23张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-05-02 22:38:40 | ||
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文档简介
(共23张PPT)
单摆
如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（图象）是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。
物体的振动图象是正弦或余弦曲线
判断简谐运动的方法：
物体受到的回复力满足：
什么是简谐运动
荡起的秋千、摆动的钟摆、晃动的风铃分别是做什么运动呢？
生活中常可以看到悬挂起来的物体在竖直平面内摆动……
如图所示，如果细线的质量与小球相比可以忽略，球的直径与线的长度相比也可以忽略，这样的装置就叫做单摆。
单摆是实际摆的理想化模型，我们用单摆研究生活中一些物体在竖直平面内摆动的规律。
几种常见的摆
单摆摆动时，如何判断摆球是不是在做简谐振动呢？
圆槽摆
圆锥摆
钉 摆
方法一：从单摆的振动图象判断
注射器在竖直平面内摆动时喷出的墨迹图像：
注射器的摆动是简谐运动
方法二：从单摆的受力特征判断：
分析单摆受到的回复力是否满足
方法一：从单摆的振动图象判断
注射器在竖直平面内摆动时喷出的墨迹图像：
注射器的摆动是简谐运动
一、单摆的回复力
单摆的回复力为重力沿圆弧切向的分力：
位移方向与回复力方向相反
角很小时，摆球对于点的位移为
可以写成：
一、单摆的回复力
结论：在摆角很小的情况下，摆球所受的回复力跟位移大小成正比，方向始终指向平衡位置（即与位移方向相反），因此单摆做简谐运动。
一般偏角
小球振动周期很短
傅科摆周期很长
猜想：
1.单摆的周期与振幅有关
2.单摆的周期与摆球的质量有关
3.单摆的周期与摆长有关
二、单摆的周期
探究单摆周期与哪些因素有关
1.两摆的摆球质量、摆长相同，振幅不同（都在小偏角下）。
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。
二、单摆的周期
探究单摆周期与哪些因素有关
1.单摆的周期与振幅无关——单摆的等时性。
2.单摆的周期与摆球的质量无关。
3.单摆的周期与摆长有关——摆长越长，周期越大。
二、单摆的周期
结论：
伽利略首先发现了单摆的等时性
测量摆长和摆的周期，得到一组数据
改变摆长再得到几组数据
周期与摆长之间的定量关系：
荷兰物理学家惠更斯确定了计算单摆周期的公式：
实验探究
探究单摆周期和摆长的定量关系
二、单摆的周期
【例题1】一个理想单摆，已知其周期为。如果由于某种原因（如转移到其他星球）自由落体加速度变为原来的，振幅变为原来的，摆长变为原来的，摆球的质量变为原来的，它的周期变为多少？
【例题2】周期是2s的单摆叫秒摆，秒摆的摆长是多少？把一个地球上的秒摆拿到月球上去，已知月球上的自由落体加速度为，它在月球上做50次全振动要用多少时间？
【例题3】如图是两个单摆的振动图像。
（1）甲、乙两个摆的摆长之比是多少？
（2）以向右的方向作为摆球偏离平衡位置的位移的正方向，从起，乙第一次到达右方最大位移时，甲摆动到了什么位置？向什么方向运动？
【例题4】一条细线下面挂着一个小球，让它自由摆动，画出它的振动图像如图所示。
（1）请根据图中的数据计算出它的摆长。
（2）请根据图中的数据估算出它摆动的最大偏角。
日晷
水钟
沙漏
摆钟
原子钟
机械表
电子表
【答案】A
【解析】单摆的回复力是重力沿圆弧方向的分力，当摆球运动到平衡位置时，回复力为零,但合力不为零，因为小球还有向心力，方向指向悬点（即指向圆心）另外摆球所受的合力与位移大小不成正比。
1.关于单摆，下列说法中正确的是（ ）
A.摆球受到的回复力方向总是指向平衡位置
B.摆球受到的回复力是它的合力
C.摆球经过平衡位置时，所受的合力为零
D.摆角很小时，摆球受的合力的大小跟摆球对平衡位置的位移大小成正比
2.一单摆做小角度摆动，其振动图像如图所示，以下说法正确的是（ ）
A. 时刻摆球速度最大，摆球的回复力最大
B. 时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最小
C. 时刻摆球速度为零，摆球的回复力最小
D. 时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大
【答案】D
【解析】和时刻摆球偏离平衡位置的位移最大,此时摆球的速度为零，摆球的回复力最大，错； 和时刻摆球位移为零，正在通过平衡位置，速度最大，由牛顿第二定律知悬线对摆球拉力最大，故正确，错误。
3.在月球上周期相等的弹簧振子和单摆，把他们放到地球上后，弹簧振子的周期为，单摆的周期为，则和的关系是（ ）
A． B．
C． D．无法确定
【答案】A
【解析】地球上的重力加速度比月球上的大，弹簧振子的周期跟重力加速度
无关，由单摆的周期公式可知，单摆 移到地球上后周期变小，可知正确。
【答案】BD
【解析】由题中图像可知，根据单摆的周期公式得出B、D正确。
4.图为两单摆的振动图像，则（ ）
A.若两单摆在同一地点摆动,则两单摆的摆长之比
B.若两单摆在同一地点摆动,则两单摆的摆长之比
C.若两摆摆长相同,且在不同的星球上摆动,则两摆所在星球的重力加速度之比
D.若两摆摆长相同,且在不同的星球上摆动,则两摆所在星球的重力加速度之比
单摆的构成：
在时，
细线的质量与小球相比可以忽略，球的直径与线的长度相比也可以忽略。
单摆的回复力：
单摆的周期公式：
满足简谐运动的条件
单摆
如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（图象）是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。
物体的振动图象是正弦或余弦曲线
判断简谐运动的方法：
物体受到的回复力满足：
什么是简谐运动
荡起的秋千、摆动的钟摆、晃动的风铃分别是做什么运动呢？
生活中常可以看到悬挂起来的物体在竖直平面内摆动……
如图所示，如果细线的质量与小球相比可以忽略，球的直径与线的长度相比也可以忽略，这样的装置就叫做单摆。
单摆是实际摆的理想化模型，我们用单摆研究生活中一些物体在竖直平面内摆动的规律。
几种常见的摆
单摆摆动时，如何判断摆球是不是在做简谐振动呢？
圆槽摆
圆锥摆
钉 摆
方法一：从单摆的振动图象判断
注射器在竖直平面内摆动时喷出的墨迹图像：
注射器的摆动是简谐运动
方法二：从单摆的受力特征判断：
分析单摆受到的回复力是否满足
方法一：从单摆的振动图象判断
注射器在竖直平面内摆动时喷出的墨迹图像：
注射器的摆动是简谐运动
一、单摆的回复力
单摆的回复力为重力沿圆弧切向的分力：
位移方向与回复力方向相反
角很小时，摆球对于点的位移为
可以写成：
一、单摆的回复力
结论：在摆角很小的情况下，摆球所受的回复力跟位移大小成正比，方向始终指向平衡位置（即与位移方向相反），因此单摆做简谐运动。
一般偏角
小球振动周期很短
傅科摆周期很长
猜想：
1.单摆的周期与振幅有关
2.单摆的周期与摆球的质量有关
3.单摆的周期与摆长有关
二、单摆的周期
探究单摆周期与哪些因素有关
1.两摆的摆球质量、摆长相同，振幅不同（都在小偏角下）。
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。
二、单摆的周期
探究单摆周期与哪些因素有关
1.单摆的周期与振幅无关——单摆的等时性。
2.单摆的周期与摆球的质量无关。
3.单摆的周期与摆长有关——摆长越长，周期越大。
二、单摆的周期
结论：
伽利略首先发现了单摆的等时性
测量摆长和摆的周期，得到一组数据
改变摆长再得到几组数据
周期与摆长之间的定量关系：
荷兰物理学家惠更斯确定了计算单摆周期的公式：
实验探究
探究单摆周期和摆长的定量关系
二、单摆的周期
【例题1】一个理想单摆，已知其周期为。如果由于某种原因（如转移到其他星球）自由落体加速度变为原来的，振幅变为原来的，摆长变为原来的，摆球的质量变为原来的，它的周期变为多少？
【例题2】周期是2s的单摆叫秒摆，秒摆的摆长是多少？把一个地球上的秒摆拿到月球上去，已知月球上的自由落体加速度为，它在月球上做50次全振动要用多少时间？
【例题3】如图是两个单摆的振动图像。
（1）甲、乙两个摆的摆长之比是多少？
（2）以向右的方向作为摆球偏离平衡位置的位移的正方向，从起，乙第一次到达右方最大位移时，甲摆动到了什么位置？向什么方向运动？
【例题4】一条细线下面挂着一个小球，让它自由摆动，画出它的振动图像如图所示。
（1）请根据图中的数据计算出它的摆长。
（2）请根据图中的数据估算出它摆动的最大偏角。
日晷
水钟
沙漏
摆钟
原子钟
机械表
电子表
【答案】A
【解析】单摆的回复力是重力沿圆弧方向的分力，当摆球运动到平衡位置时，回复力为零,但合力不为零，因为小球还有向心力，方向指向悬点（即指向圆心）另外摆球所受的合力与位移大小不成正比。
1.关于单摆，下列说法中正确的是（ ）
A.摆球受到的回复力方向总是指向平衡位置
B.摆球受到的回复力是它的合力
C.摆球经过平衡位置时，所受的合力为零
D.摆角很小时，摆球受的合力的大小跟摆球对平衡位置的位移大小成正比
2.一单摆做小角度摆动，其振动图像如图所示，以下说法正确的是（ ）
A. 时刻摆球速度最大，摆球的回复力最大
B. 时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最小
C. 时刻摆球速度为零，摆球的回复力最小
D. 时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大
【答案】D
【解析】和时刻摆球偏离平衡位置的位移最大,此时摆球的速度为零，摆球的回复力最大，错； 和时刻摆球位移为零，正在通过平衡位置，速度最大，由牛顿第二定律知悬线对摆球拉力最大，故正确，错误。
3.在月球上周期相等的弹簧振子和单摆，把他们放到地球上后，弹簧振子的周期为，单摆的周期为，则和的关系是（ ）
A． B．
C． D．无法确定
【答案】A
【解析】地球上的重力加速度比月球上的大，弹簧振子的周期跟重力加速度
无关，由单摆的周期公式可知，单摆 移到地球上后周期变小，可知正确。
【答案】BD
【解析】由题中图像可知，根据单摆的周期公式得出B、D正确。
4.图为两单摆的振动图像，则（ ）
A.若两单摆在同一地点摆动,则两单摆的摆长之比
B.若两单摆在同一地点摆动,则两单摆的摆长之比
C.若两摆摆长相同,且在不同的星球上摆动,则两摆所在星球的重力加速度之比
D.若两摆摆长相同,且在不同的星球上摆动,则两摆所在星球的重力加速度之比
单摆的构成：
在时，
细线的质量与小球相比可以忽略，球的直径与线的长度相比也可以忽略。
单摆的回复力：
单摆的周期公式：
满足简谐运动的条件