2.4单摆 教学课件——2020-2021学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册23张PPT

(共23张PPT)
人民教育出版社
选择性必修
第一册
单
摆
高二年级
物理
回复力大小与
成正比
并且方向总是指向
知识回顾：
1.简谐运动回复力特点：
相对于平衡位置的位移
表示回复力方向始终与位移方向相反.
2.简谐运动的位移时间图像：
正弦曲线
它偏离平衡位置位移的大小
平衡位置
单
摆
学习目标
一、物理观念
二、科学思维
三、科学探究
四、科学态度和责任
知道什么是单摆
在构建单摆模型的过程中，学会理想化物理模型法。
探究单摆运动的特点，体会数学近似法在物理中的应用。
通过实验小组合作，利用控制变量法定性探究单摆周期的影响因素
在实验探究过程中，培养严谨细致的科学态度。通过小组合作，培养团队合作意识。
目标一：单摆
单摆是理想化模型
单摆结构：
悬点
摆线
摆球
细线形变量很小
O
L线>>d球
m线<（固定）
细线长度不可改变
细线的质量与小球质量相比可以忽略
球的直径与线的长度相比可以忽略
球体积小，质量大
空气阻力可以忽略
摆长=绳长+半径
摆长:摆球重心到悬点的距离
偏角θ
偏角:摆球摆到最高点时，细线与竖直方向的夹角
目标一：单摆
随堂练习
目标一：单摆
单摆振动是简谐运动
如何判断物体是否做简谐运动：
理论推导小球的回复力是否满足F=-kx
观察小球偏离平衡位置的位移时间图像是否满足
正弦函数规律
方法一
方法二
目标二：单摆运动的特点
现象观察猜想：
实验操作较难实现？
（1）演示实验
匀速拖动木板
实验探究
实验探究
（2）实验装置
支架
注射器
宽纸带
调速机
拖动宽纸带做匀速直线运动
实验探究
（3）图像分析
单摆振动是不是简谐运动？
判断物体是否做简谐运动的方法：
理论推导小球的回复力是否满足F=-kx
观察小球偏离平衡位置的位移时间图像是否满足
正弦函数规律
方法一
方法二
目标二：单摆运动的特点
理论分析
问题探究
（1）摆球在静止O点（平衡位置）时的受力情况
（2）摆球在摆动过程中的回复力F的来源？
（3）回复力F的方向与偏离平衡位置的位移的方
向之间的关系？
T
G
理论分析
问题探究
（1）摆球在静止O点（平衡位置）时的受力情况
（2）摆球在摆动过程中的回复力F的来源？
（3）回复力F的方向与偏离平衡位置的位移的方
向之间的关系？
T
G
G2
G1
F回=mg
sinθ
sinθ≈θ=
B
A
O
θ
x
L
?
理论分析
数学信息
θ
sinθ
θ的弧度值
偏差
1?
0.017452
0.017453
0.005%
2?
0.034899
0.034906
0.02%
3?
0.052355
0.052359
0.04%
4?
0.069756
0.069813
0.08%
5?
0.087155
0.087266
0.12%
6?
0.104528
0.104719
0.18%
7?
0.121869
0.122173
0.24%
8?
0.139173
0.139626
0.33%
9?
0.156434
0.157079
0.41%
10?
0.173648
0.174532
0.51%
sinθ≈θ
数学近似法
理论分析
问题探究
（1）摆球在静止O点（平衡位置）时的受力情况
（2）摆球在摆动过程中的回复力F的来源？
（3）回复力F的方向与偏离平衡位置的位移的方
向之间的关系？
相反
x
F
目标二小结
在摆角很小的情况下（一般偏角θ<
5°）单摆做简谐运动
现象观察
实验探究
理论推导
实验结论
目标三:单摆的周期
通过实验，并运用控制变量法定性探究单摆周期的影响因素
实验一：探究单摆周期与小球质量的关系
实验二：探究单摆周期与振幅的关系（小偏角）
实验三：探究单摆周期与摆长的关系
与摆球的质量无关
与振幅无关
摆长越长，周期越大
单摆振动的周期公式：
单摆做简谐运动的振动周期跟摆长的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比。
荷兰物理学家惠更斯首先发现
目标三：单摆的周期
实践作业：请利用以下实验器材测定重力加速度。
单摆周期公式的应用
课堂练习
C
同学们，这节课你都学到了什么？