物理选择性必修 第一册第三节 单摆优质ppt课件

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知道什么是单摆，理解摆角很小时单摆的振动是简谐运动，掌握单摆的周期公式，并能用它进行有关的计算。通过单摆做简谐运动条件的学习和单摆物理模型的建立，体会用近似处理的方法解决物理问题和用理想化的方法建立物理模型在物理学研究中的应用。经历探究影响单摆周期因素的过程，体会控制变量的方法在科学探究中的应用。
我国制造的空间冷原子钟
生活中经常可以看到悬挂起来的物体在竖直平面内做摆动。如挂钟钟摆的摆动、秋千的动荡等。将一小球用细绳悬挂起来，把小球拉离最低点释放后，小球就会来回摆动。小球的摆动是否为简谐运动呢？
1.单摆: 如果悬挂物体的绳子的伸缩和质量可以忽略不计，绳长比物体的尺寸大很多，物体可以看作质点，这样的装置可以看作单摆。
（1）细线的伸缩、质量不计（2）球的直径与线长相比可以忽略
思考：如图,某同学家中的摆钟慢了,他认为是摆锤过轻造成的,于是他在摆锤上绑了一块金属块。(1)你认为他的做法正确吗?(2)你能帮他校准一下吗?
提示:(1)不正确,因为单摆的周期与摆锤的轻重无关。(2)可以通过缩短摆长的方法,使单摆的周期减小。
例：周期是 2 s 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 1.6 m/s 2 ，它在月球上做 50 次全振动要用多少时间？
解:由 得
将摆长l=1m，g=1.6 m/s 2 代入得t＝250s
例.如图所示，一小球用细线悬挂于O点，细线长为L，O点正下方 处有一铁钉。将小球拉至A处无初速释放(摆角很小)，这个摆的周期为多大？
解:小球再次回到A点时所用的时间为一个周期，其中包括了以L为摆长的简谐运动半个周期和以L/2为摆长的简谐运动半个周期。
由 得
拓展：等效重力加速度问题如图所示，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．
[解析]　单摆的平衡位置在竖直位置，若摆球相对升降机静止，则摆球受重力mg和绳拉力F，根据牛顿第二定律：F－mg＝ma，此时摆球的视重mg′＝F＝m(g＋a)，所以单摆的等效重力加速度 ，因而单摆的周期为
单摆在摆角很小的情况下做简谐运动：
1.由受力特征判断：单摆的回复力满足 ，单摆做简谐运动
2.由单摆的振动图像判断：符合正弦函数图像，单摆做简谐运动
3.影响单摆周期的因素(1)单摆的周期与摆球质量、振幅无关．(2)单摆的周期与摆长有关，摆长越长，周期越大．4.周期：荷兰物理学家惠更斯确定了计算单摆周期的公式：
1. 对于单摆的振动，下列说法正确的是（　　）A.单摆振动时，摆球受到的向心力大小处处相等B.单摆运动的回复力就是摆球受到的合外力C.摆球经过平衡位置时所受回复力为零D.摆球经过平衡位置时所受合外力为零
A.T甲>T乙> T丙 B.T乙>T甲> T丙C.T丙>T甲>T乙 D. T甲=T丙>T乙
甲　　　　 乙　　　　　　　丙　　　　　
3.如图所示，光滑圆弧槽半径为R，A为最低点，C到A的距离远远小于R，若同时由静止释放小球B、C，要使两小球B和C在A点相遇（小球B和C可视为质点），问：小球B到A点的距离H应满足什么条件？