人教版2019高中物理选择性必修一2.4单摆 课件(共18张PPT)

(共18张PPT)
2.4单摆
选择性必修一
生活中的摆动
钟摆的摆动
游乐大摆锤的摆动
秋千的摆动
单摆——最简单的摆动
(1)摆线
①质量不计
②长度远大于小球直径
③不可伸缩
新课讲授
一、单摆
1.定义：细线一端固定在悬点，另一端系一个小球，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。
2.特点：
(2)摆球：
看做质点（体积小，质量大）
注：实际应用中的单摆，小球的大小是不可忽略。
摆长 L＝摆线长度＋小球半径
想一想：下列装置能否看作单摆？
2
3
4
1
O
O’
5
钢球

新课讲授
思考与讨论：
单摆摆动时，摆球的运动是简谐运动吗？如何证明？
方法一：分析单摆位移与时间的关系是否满足正弦关系。
二、单摆的回复力
O
O'

mg
T
1.平衡位置：最低点O
2.回复力来源：
切向：
径向：
回复力：
（向心力）
（回复力）
方法二：分析单摆的回复力，看其与位移是否成正比并且方向相反；
摆角θ 正弦值 弧度值
1° 0.01754 0.01745
2° 0.03490 0.03491
3° 0.05234 0.05236
4° 0.06976 0.06981
5° 0.08716 0.08727
6° 0.10453 0.10472
7° 0.12187 0.12217
8° 0.13917 0.13963

x
当θ很小时，x≈弧长
F = mgsinθ
位移方向与回复力方向相反
sinθ≈θ
= L θ
当最大摆角很小时，单摆在竖直面内的摆动可看作是简谐运动。
新课讲授
三、单摆的周期
单摆振动的周期与哪些因素有关呢？
猜想？
振幅
质量
摆长
重力加速度
控制变量法
新课讲授
与m无关
与振幅无关
单摆振动周期与小球质量，振幅无关，只与摆长有关；摆长越长，周期越长。
思考与讨论：
单摆的周期与摆长二者之间有什么定量关系呢？如何设计实验？
新课讲授
演示实验：
新课讲授
数据处理：
T-L2图像
图像
惠更斯（荷兰）
单摆运动时的最大摆角和圆锥摆运动时的偏角均为θ
5.等效摆长：
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 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。
6.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。
新课讲授
情况三：相对运动
新课讲授
D
新课讲授
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