单摆 课件（高中物理）.ppt

单摆

一、单摆模型细线的上端固定，下端系一小球，如果细线的_______与小球相比可以忽略；球的________与线的长度相比也可以忽略；在摆动过程中细线的_________可以忽略；与小球受到的重力及绳的拉力相比，空气等对它的________可以忽略，这样的装置就叫做单摆．单摆是实际摆的理想化模型，实验中为满足上述条件我们尽量选择__________大，_________小的球和尽量_______的线．质量直径伸缩阻力质量体积细

二、单摆的回复力单摆的回复力是摆球的重力沿____________方向的分力，在摆角很小的情况下，单摆所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成________，方向总指向_____________，因此单摆在摆角很小时做_______________，其振动图象遵从___________________函数规律．圆弧切线正比平衡位置简谐运动正弦或余弦

三、单摆的周期1．影响单摆周期的因素：实验表明，单摆振动的周期与摆球________无关，在振幅较小时与___________无关，但与摆长有关，摆长________，周期越长．质量振幅越长

3．单摆的等时性：单摆的周期与摆球的_______、__________无关，其中与________无关的性质叫单摆的等时性．质量振幅振幅

一、对单摆模型的理解1．运动特点(1)摆球以悬点为圆心做变速圆周运动，在运动过程中只要速度v≠0，半径方向都有向心力．(2)摆球以平衡位置为中心做往复运动，在运动过程中只要不在平衡位置，轨迹的切线方向都有回复力．

2．摆球的回复力(1)任意位置：如图11－4－1所示，G2＝Gcosθ，F－G2的作用就是提供摆球绕O′做变速圆周运动的向心力；G1＝Gsinθ的作用是提供摆球以O为中心做往复运动的回复力．(2)平衡位置：摆球经过平衡位置时，G2＝G，G1＝0，此时F应大于G，F－G的作用是提供向心力；因此在平衡位置，回复力F回＝0，与G1＝0相符．图11－4－1

特别提醒：单摆的运动不一定是简谐运动，只有在摆角较小的情况下才能看成简谐运动，理论上一般θ角不超过5°，但在实验中，认为θ角不超过10°即可．

二、对单摆周期的理解1．决定周期大小的因素(1)摆长L.(2)当地的重力加速度g.(3)与摆球质量无关，在摆角小于5°的前提下，与振幅无关．

图11－4－2图11－4－3

(2)等效重力加速度：若单摆系统处在非平衡状态(如加速、减速、完全失重状态)，则一般情况下，g值等于摆球相对静止在自己的平衡位置时，摆线所受的张力与摆球质量的比值．图11－4－4

特别提醒：(1)摆长L并不等于绳长，而是等于摆球球心(质量均匀)到摆动圆弧的圆心的距离．(2)公式中的g不一定等于9.8m/s2，尤其是单摆在复合场中或斜面上摆动时，g值往往因情境而异．

【答案】(1)9.79m/s2(2)缩短0.027m