物理人教版（2019）选择性必修第一册2.4单摆（共18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18张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 428.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-04-29 09:15:36 | ||
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文档简介
(共18张PPT)
单摆
高中物理
悬挂物体在竖直面内的 往复运动——摆动。
高中物理
一.单摆模型
用一根很轻的细线悬挂一个有质量的点，这样的装置叫做单摆。（惠更斯） 1.理想化条件：
细线的质量和伸缩可忽略;
小球的直径远小于细线长，可忽略；
空气阻力远小于小球重力、细线拉力，可忽略。
特征参量
摆球质量m
摆长l——悬挂点到摆球重心的距离
摆角θ
高中物理
二.单摆的运动
1.单摆的运动：机械振动
思考：用什么方法探究单摆的振动是否为简谐运动？
判据<一>. 单摆的回复力与摆球的位移成正比且方向 相反。
判据<二>. 单摆的位移与时间的关系满足正弦关系。
单摆运动的频闪照片
高中物理
二.单摆的运动
2.单摆的回复力
重力的切向分力提供回复力，F mg sin
分析：当角θ很小时，sin x
l
x
回复力 F mg x ，即 F kx
l
结论：摆角很小时，单摆的振动是简谐运动。
高中物理
二.单摆的运动
实验1：观察单摆的振动图像
高中物理
三.单摆的周期
影响单摆周期的因素
猜想：影响单摆周期的因素有哪些？如何设计实验研究？
摆长l、摆球质量m、振幅A ？
实验设计：定性研究影响单摆周期的因素
控制m、A相同，摆长l不同；
控制m、l相同，振幅A不同；
控制A、l相同，摆球质量m不同；
傅科摆
（1851年，摆长67m，周期16.43s）
高中物理
三.单摆的周期
影响单摆周期的因素
实验2：定性研究影响单摆周期的因素
控制m、A相同，摆长l不同；
控制m、l相同，振幅A不同；
控制A、l相同，摆球质量m不同；
结论：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。
高中物理
三.单摆的周期
单摆周期与摆长的关系
实验3：探究单摆周期与摆长的关系
实验器材的选择和实验条件控制
摆线要选择弹性小的轻质细线； 选择质量大、直径小的摆球；
振幅不要太大；竖直平面内摆动；实验中摆长不变……
摆长的测量 l L d / 2
竖直悬挂测摆线长L，用游标卡尺测摆球直径d；
累积法测周期T t / n
摆球通过平衡位置时开始（停止）计时
高中物理
三.单摆的周期
2.单摆周期与摆长的关系
实验3：探究单摆周期与摆长的关系
（4）数据处理方案
猜想：
T l
T l 2
T
T
T
l
l2
l
T l
化曲为直
高中物理
二.单摆的运动
2.单摆的周期与摆长的关系
实验3：探究单摆周期与摆长的关系
T
l
结论：单摆的周期与摆长的二次方根成正比。
高中物理
l
g
T 2
三.单摆的周期
3.单摆做简谐运动的周期
单摆做简谐运动的周期与摆长的二次方根成正 比，与重力加速度的二次方根成反比，而与振幅、 摆球质量无关。
（荷兰，惠更斯）
单摆周期公式的发现，为人类利用简谐运动计时提供 了可能，并以此为基础发明了真正可持续运转的时钟。
高中物理
1.下列有关单摆运动过程中受力情况的说法，正确的 A．回复力是重力和摆线拉力的合力
B．回复力是重力沿圆弧方向的一个分力 C．单摆过平衡位置时合力为零
D．回复力是摆线拉力的一个分力
答案：B
高中物理
2. 如图所示为一单摆及其振动图象，由图回答：
单摆的振幅为 ，频率为 ，摆长为 ；（g=10m/s2）
第一个周期内，速度、加速度都沿正方向的时间段是 ，势能 先减小后增大的时间段是 。
答案：(1) 3cm，0.5Hz，1m；(2) 1.5~2s ，0.5~1.5s；
l
g
T 2
秒摆
高中物理
l
g
T 2
答案：(1) 1:4;
(2)甲通过平衡位置向左运动。
3．如图所示是甲、乙两个单摆做简谐运动的图象。
甲、乙两个单摆的摆长之比为 ；
以向右的方向作为摆球偏离平衡位置的位移的正方向，从t=0起，乙第一次到 达右方最大位移处时，甲振动到什么位置？速度方向如何？
高中物理
一个单摆从甲地移至乙地，其振动变慢了，其原因和调整的方法应为
A．g甲＞g乙，将摆长缩短 B．g甲＞g乙，将摆长加长
C．g甲＜g乙，将摆长加长 D．g甲＜g乙，将摆长缩短
答案：A
l
T 2
g
高中物理
总结：单摆
1.单摆模型
理想化条件
简谐条件、周期公式
2.探究实验中体现的思想方法
实验设计：控制变量法
数据测量：累积法
数据处理：化曲为直 ……
高中物理
附表
摆角θ 弧度值 正弦值sinθ |θ-sinθ|/θ
1° 0.01745 0.01745 0.005%
2° 0.03491 0.03490 0.029%
3° 0.05236 0.05234 0.038%
4° 0.06981 0.06976 0.072%
5° 0.08727 0.08716 0.126%
6° 0.10472 0.10453 0.181%
7° 0.12217 012187 0.246%
8° 0.13963 0.13917 0.329%
9° 0.15708 0.15643 0.414%
10° 0.17453 0.17365 0.504%
单摆
高中物理
悬挂物体在竖直面内的 往复运动——摆动。
高中物理
一.单摆模型
用一根很轻的细线悬挂一个有质量的点，这样的装置叫做单摆。（惠更斯） 1.理想化条件：
细线的质量和伸缩可忽略;
小球的直径远小于细线长，可忽略；
空气阻力远小于小球重力、细线拉力，可忽略。
特征参量
摆球质量m
摆长l——悬挂点到摆球重心的距离
摆角θ
高中物理
二.单摆的运动
1.单摆的运动：机械振动
思考：用什么方法探究单摆的振动是否为简谐运动？
判据<一>. 单摆的回复力与摆球的位移成正比且方向 相反。
判据<二>. 单摆的位移与时间的关系满足正弦关系。
单摆运动的频闪照片
高中物理
二.单摆的运动
2.单摆的回复力
重力的切向分力提供回复力，F mg sin
分析：当角θ很小时，sin x
l
x
回复力 F mg x ，即 F kx
l
结论：摆角很小时，单摆的振动是简谐运动。
高中物理
二.单摆的运动
实验1：观察单摆的振动图像
高中物理
三.单摆的周期
影响单摆周期的因素
猜想：影响单摆周期的因素有哪些？如何设计实验研究？
摆长l、摆球质量m、振幅A ？
实验设计：定性研究影响单摆周期的因素
控制m、A相同，摆长l不同；
控制m、l相同，振幅A不同；
控制A、l相同，摆球质量m不同；
傅科摆
（1851年，摆长67m，周期16.43s）
高中物理
三.单摆的周期
影响单摆周期的因素
实验2：定性研究影响单摆周期的因素
控制m、A相同，摆长l不同；
控制m、l相同，振幅A不同；
控制A、l相同，摆球质量m不同；
结论：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。
高中物理
三.单摆的周期
单摆周期与摆长的关系
实验3：探究单摆周期与摆长的关系
实验器材的选择和实验条件控制
摆线要选择弹性小的轻质细线； 选择质量大、直径小的摆球；
振幅不要太大；竖直平面内摆动；实验中摆长不变……
摆长的测量 l L d / 2
竖直悬挂测摆线长L，用游标卡尺测摆球直径d；
累积法测周期T t / n
摆球通过平衡位置时开始（停止）计时
高中物理
三.单摆的周期
2.单摆周期与摆长的关系
实验3：探究单摆周期与摆长的关系
（4）数据处理方案
猜想：
T l
T l 2
T
T
T
l
l2
l
T l
化曲为直
高中物理
二.单摆的运动
2.单摆的周期与摆长的关系
实验3：探究单摆周期与摆长的关系
T
l
结论：单摆的周期与摆长的二次方根成正比。
高中物理
l
g
T 2
三.单摆的周期
3.单摆做简谐运动的周期
单摆做简谐运动的周期与摆长的二次方根成正 比，与重力加速度的二次方根成反比，而与振幅、 摆球质量无关。
（荷兰，惠更斯）
单摆周期公式的发现，为人类利用简谐运动计时提供 了可能，并以此为基础发明了真正可持续运转的时钟。
高中物理
1.下列有关单摆运动过程中受力情况的说法，正确的 A．回复力是重力和摆线拉力的合力
B．回复力是重力沿圆弧方向的一个分力 C．单摆过平衡位置时合力为零
D．回复力是摆线拉力的一个分力
答案：B
高中物理
2. 如图所示为一单摆及其振动图象，由图回答：
单摆的振幅为 ，频率为 ，摆长为 ；（g=10m/s2）
第一个周期内，速度、加速度都沿正方向的时间段是 ，势能 先减小后增大的时间段是 。
答案：(1) 3cm，0.5Hz，1m；(2) 1.5~2s ，0.5~1.5s；
l
g
T 2
秒摆
高中物理
l
g
T 2
答案：(1) 1:4;
(2)甲通过平衡位置向左运动。
3．如图所示是甲、乙两个单摆做简谐运动的图象。
甲、乙两个单摆的摆长之比为 ；
以向右的方向作为摆球偏离平衡位置的位移的正方向，从t=0起，乙第一次到 达右方最大位移处时，甲振动到什么位置？速度方向如何？
高中物理
一个单摆从甲地移至乙地，其振动变慢了，其原因和调整的方法应为
A．g甲＞g乙，将摆长缩短 B．g甲＞g乙，将摆长加长
C．g甲＜g乙，将摆长加长 D．g甲＜g乙，将摆长缩短
答案：A
l
T 2
g
高中物理
总结：单摆
1.单摆模型
理想化条件
简谐条件、周期公式
2.探究实验中体现的思想方法
实验设计：控制变量法
数据测量：累积法
数据处理：化曲为直 ……
高中物理
附表
摆角θ 弧度值 正弦值sinθ |θ-sinθ|/θ
1° 0.01745 0.01745 0.005%
2° 0.03491 0.03490 0.029%
3° 0.05236 0.05234 0.038%
4° 0.06981 0.06976 0.072%
5° 0.08727 0.08716 0.126%
6° 0.10472 0.10453 0.181%
7° 0.12217 012187 0.246%
8° 0.13963 0.13917 0.329%
9° 0.15708 0.15643 0.414%
10° 0.17453 0.17365 0.504%