11.4 单摆(课件).ppt

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11.4 单摆(课件)

新课导入 第十一章 机械振动 11.4 单摆 一 认识单摆 2、单摆的结构 记录单摆的振动图像 结论:在摆角很小的情况下,摆球所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成正比,方向总是指向平衡位置(即与位移方向相反),因此单摆做简谐运动: 注意: 练一练: 练一练: 练一练: 定性分析: * * 你还知道 哪些? 物体在竖直平面内的摆动 风铃 秋千 摆钟 类比:弹簧振子理想模型的建立 构模:我们对实际生活中的摆进行理想化处理,忽略次要因素 、突出主要因素 思考:如何把复杂的实际问题简单化呢? 这样所构建的模型称之为单摆。 单摆是对现实摆的一种抽象,是一种理想化的物理模型 悬点: 摆线: 摆球: 轻而长、几乎不可伸缩 固定 小而重 1、理想化的条件 阅读:教材第13页 √ √ × × × × × 摆长 L=L0+R 摆线长 L0 θ 偏角 摆角 = 2θ 问题:摆动时小球在做什么运动? 问题:如何验证? 方法一:从单摆的振动图象判断 二、单摆振动性质的探究 猜想:可能是简谐运动 A -A t/s x/cm T 所有简谐运动图象都是_______. 正弦或余弦曲线 方法一:从单摆的振动图象判断 简谐运动的回复力特征?   如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移成正比,并且总是指向平衡位置,质点的运动就是简谐运动。 分析单摆的回复力 方法二:从单摆的回复力特征判断 受力:摆球受重力G和悬线拉力F′ A A’ O θ G2 G1 F’ G 重力G沿振动方向(与摆线垂直方向)的分力G1是摆球往复运动的回复力。 问题:什么力充当回复力? 分析单摆的受力情况: 分析单摆的受力情况: ?是否满足 F回 = -kx 设小球运动到任意点B时,摆线与竖直方向的夹角为θ,摆球偏离平衡位置的位移为x,摆长为L 小球摆动的回复力F回为: A A’ O θ G2 G1 F’ G θ Sinθ=? 正比于x吗? 1.57079 1.00000 90o 1.04667 0.86603 60o 0.78539 0.70711 45o 0.52334 0.50000 30o 0.34889 0.34202 20o 0.26167 0.25882 15o 0.24423 0.24192 14o 0.22678 0.22495 13o 0.20934 0.20791 12o 0.19189 0.19081 11o 0.17445 0.17365 10o 0.15708 0.15643 9o 0.13963 0.13917 8o 0.12217 0.12187 7o 0.10472 0.10453 6o 0.08727 0.08716 5o 0.06981 0.06976 4o 0.05236 0.05234 3o 0.03491 0.03490 2o 0.01745 0.01754 1o 弧度值 正弦值 摆角 当摆角很小时: O B B’ O B ? 很小时: 所以单摆的回复力大小为: 考虑到回复力的方向与位移的方向_____, 所以: 因此: 相反 一般摆角 θ 10° 二、单摆振动性质的探究 1、下列关于单摆的说法正确的是(   ) A.摆球经过平衡位置时其合力为零. B.摆球经过平衡位置时其回复力为零. C.单摆作简谐运动的回复力是由摆球重力与摆线拉力的合力提供的. D.单摆作简谐运动的回复力是由摆球重力沿圆弧切线的分力提供的. G 分析:摆球经过平衡位置时: 注意: 平衡位置的含义——物体所受的回复力为零,但合外力不一定为零! 分析:摆球经过其他位置时: θ G2 G1 F’ G 注意: 回复力不一定是物体所受的合外力。 1、下列关于单摆的说法正确的是(   ) A.摆球经过平衡位置时其合力为零. B.摆球经过平衡位置时其回复力为零. C.单摆作简谐运动的回复力是由摆球重力与摆线拉力的合力提供的. D.单摆作简谐运动的回复力是由摆球重力沿圆弧切线的分力提供的. BD 2、某单摆的摆长为L,其最大摆角为θ,摆球的质量为m ,若不计摩擦和空气阻力,以摆动的最低点为参考面,则: 单摆的最大动能为_____________, 总机械能为_______________。 理想的单摆模型,重力势能 与 动能 相互转化,而总的 机械能 保持不变。 三、探究单摆振动周期 单摆的周期与哪些因素有关呢? 1、猜想? 单摆的摆长 L 、摆球质量 m 、振幅 A 2、实验验证 ①方法:_______________. ②注意: 摆角________. 控制变量法 小于10° 三、探究单摆振动周期 ①摆球质量 m 相同,摆角相同(振幅 A 相同),观察周期 T 与摆长 L 的关系? ②摆球质

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