单摆 高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册.pptxVIP

第二章机械振动

第4节单摆

学习目标

1.知道单摆的概念，了解单摆运动的特点；

2.知道单摆的受力特点以及实际摆看成单摆的条件；

3.知道单摆周期与摆长、重力加速度的定量关系，并能

进行有关计算。

新课导入

秋千的摆动钟摆的摆动游乐大摆锤的摆动

1.以上生活中的摆动有什么共同的特点?

2.结合你已经学习过的理想化模型和摆动物体的特点，

你是否可以简化出一种新的理想化的物理模型呢?

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知识点一：单摆理想化模型

1.定义：如果细线的质量与小球相比可以忽略，球的直径与

线的长度相比也可以忽略，这样的装置就叫做单摆。

2.单摆的结构：

(1)固定悬点O

(2)摆长：悬点到重心的距离

(3)θ:最大摆角

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想一想：下列装置能否看作单摆?

橡铁细粗

细

皮链绳棍

绳筋挂上

12345

XXXX

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几种常见的单摆

圆槽摆钉摆圆锥摆

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判断单摆的振动是否为简谐运动的方法

方法一：从单摆的振动图象判断

如图1,细线下悬挂一除去柱塞的注射器，其内装上墨汁。注射器摆

动时，沿垂直摆动方向匀速拖动木板，观察注射器喷出的墨迹图样。

点

击

播

放沙摆

图1

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假定图像为正弦曲线，测量振幅与周期，写出正弦函数表达式。

(假设法)

注意：表达式计时开始位移为0,随后位

移增加并为正；将每一个点的位移时间

(测量值)数值代入表达式中，比较测量

值与函数值是否相等，若可视相等，则为

正弦曲线。

通过分析墨迹图像，我们发现注射器的摆动是简谐运动。

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方法二：从单摆的受力特征判断

分析单摆受到的回复力是否满足：F=-kx

摆球的受力分析：

(1)任意位置

如图所示，G₂=Gcosθ,F一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2)的平回衡复位力置。

摆球经过平衡位置时，此时F应大于G,F—G提供向心力，因此，

G₂=G,G₁=0,

相符。

在平衡位置，回复力F回=0,与G₁=0

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(3)单摆的简谐运动

在θ很小时(理论值为5°),

①弧长≈x

②sinθ≈θ

G₁方向与摆球位移方向相反，所以有回复力

因此，在摆角θ很小时，单摆做简谐运动。

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知识点二：单摆的回复力

1.回复力的来源