物理选择性必修 第一册4 单摆完美版课件ppt

这是一份物理选择性必修 第一册4 单摆完美版课件ppt，共22页。PPT课件主要包含了生活中的摆动，单摆的周期，课堂小结等内容，欢迎下载使用。

（1）x-t图像为正弦曲线
（2）F-x 满足 F=-kx的形式
做简谐运动物体的回复力有什么特点?
（1）方向关系：F、a与x反向，v与X方向可相同可相反
（2）相同位置位置处（x相同）：F、a、EK、EP均相同； v大小相等，方向可相同可相反，若连续两次经过同一点，方向一定相反
（3）对称位置处(x大小相同，方向相反)：EK、EP仍相同；F、a均等大反向；v大小相等，方向可相同可相反，若连续经过两对称点，v同向
简谐运动物体的F、a、v、EK、EP相同可与位移关系如何?
注意：实际应用的单摆小球大小不可忽略， 摆长 L＝摆线长度＋小球半径
1.定义：轻质无弹性细线一端固定在悬点，另一端系一个小球，这样的装置就叫做单摆。
2.模型条件：（理想化模型）（1）摆球：可看成质点（体积小 质量大）（2）摆线： ①质量远小于摆球质量 ②长度远大于小球直径 ③不可伸缩，伸长量忽略不计。（3）空气阻力远小于摆球的重力
想一想：下列装置能否看作单摆？
【探究】：单摆振动的运动性质是简谐运动吗？
方法一：从单摆的振动图象（x-t图像）判断
方法二：从单摆的受力特征判断
二、单摆振动性质的探究
方法一：从振动图象判断
1.单摆的振动图像：
思考：单摆平衡位置在哪？哪个力提供回复力？
1.平衡位置：最低点O
3.回复力来源：重力沿切线方向的分力G2
方法二：从单摆的回复力和位移关系判断
若考虑回复力和位移的方向，
4.单摆的回复力与位移关系：
探究结论：当最大摆角很小（θ＜50）时，单摆在竖直面内的摆动可看作是简谐运动。
分析思考（1）摆球运动到最低点O时回复力、向心力、合力（2）最高点时回复力、向心力、合力
（1）平衡位置：
F合=F回=mgsinθ
【例题】（多选）关于单摆摆球在运动过程中的受力，下列结论正确的是(　　 ) A．摆球受重力、摆线的张力作用B．摆球的回复力最大时，向心力为零C．摆球的回复力为零时，向心力最大D．摆球的回复力最大时，摆线中的张力大小比摆球的重力大E．摆球的向心力最大时，摆球的加速度方向沿摆球的运动方向　F. 摆角很小时，摆球受到的合力大小跟摆球相对平衡位置的位移大小成正比
单摆振动的周期与哪些因素有关呢？
实验1：周期与摆球的质量是否有关?
结论：单摆振动周期和摆球质量无关。
实验2：周期与摆球的摆长是否有关?
结论：单摆振动周期和摆长有关。
实验3：周期是否与振幅有关？
结论：单摆的振动周期与其振幅无关(等时性)。
伽利略，近代物理学的鼻祖，最早发现单摆振动的等时性
伽利略用脉搏记录有风吹动和风停后的教堂吊灯周期性摆动的时间，发现等时性。
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。
注意：摆长、重力加速度都一定时，周期和频率也一定，通常称为单摆的固有周期和固有频率。
惠更斯于1656年发明了世界上第一个用摆的等时性来计时的时钟。 （1657年获得专利权）
2.圆锥摆和单摆周期公式推导
【例题1】如图所示，MN为半径较大的光滑圆弧轨道的一部分，把小球A放在MN的圆心处，再把另一小球B放在MN上离最低点C很近的B处，今使两球同时自由释放，则在不计空气阻力时有(　　)
A．A球先到达C点B．B球先到达C点C．两球同时到达C点D．无法确定哪一个球先到达C点
【例题2】（多选）如下图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象，下列说法中正确的是(　　 )
A.甲、乙两单摆的摆长相等B.甲摆的振幅比乙摆大C.甲摆的机械能比乙摆大D.在t= 0.5 s时有正向最大加速度的是乙摆
单摆的机械能由振幅和摆球质量决定,或由小球质量单独决定。弹簧振子的机械能由振幅和弹簧的劲度系数决定或由小球质量单独决定。
【例题3】如图所示，将摆长为L的单摆放在一升降机中，若升降机以加速度a向上匀加速运动，求单摆的摆动周期.
结果相当于重力加速度增大为g+a
求单摆周期思路：（1）确认摆长是否变化，如悬点改变（2）确认重力加速度是否改变， 如地理位置变化、单摆超失重。（3）代入对应数据应用公式求解