鲁科版高中物理选择性必修第一册精品课件 第2章 机械振动 第3节 单摆 (2).ppt

知识归纳1.周期公式的成立条件当单摆做偏角很小的振动时,才有,与单摆的振幅及摆球的质量无关,只与摆长l及单摆所在处的重力加速度g有关。2.对摆长l的理解对于不规则的摆动物体或复合物体,摆长是指摆动轨迹圆弧的圆心到摆动物体重心的长度。图(a)中,摆球半径为r,甲、乙两摆在垂直纸面方向摆起来效果是相同的,所以甲摆的摆长为lsinα+r。图(b)中,乙在垂直纸面方向摆动时,与甲摆等效;乙在纸面内小角度摆动时,与丙摆等效。3.影响g的主要因素只处于重力场中的单摆,周期公式中的g由单摆所在的空间位置决定,即g=,其中M为地球质量,R为到地心的距离。应用体验例题2如图所示,长为l的细绳下方悬挂一小球a,绳的另一端固定在天花板上O点处,在O点正下方l的O处有一固定细铁钉。将小球向右拉开,使细绳与竖直方向成一小角度(约为2°)后由静止释放,并从释放时开始计时,当小球a摆至最低位置时,细绳会受到铁钉的阻挡。设小球相对于其平衡位置的水平位移为x,向右为正。下列图像能描述小球在开始一个周期内的x-t关系的是()A规律方法单摆模型及问题的分析与解答(1)单摆模型指符合单摆规律的运动模型。满足条件:①圆弧运动。②小角度摆动。③回复力F=-kx。?(2)首先确认符合单摆模型的条件,然后寻找等效摆长l及等效重力加速度g,最后利用公式或简谐运动规律分析、解答。针对训练2如图所示,小球(大小不计)在光滑的半径R较大的圆周上AB两点间来回做小幅度(θ很小)的圆周运动,当地重力加速度为g,求小球从A运动到B的时间。学以致用·随堂检测全达标12341.(2023吉林长春高二期末)关于单摆,下列说法正确的是()A.摆球的振幅越小,周期越小B.单摆做简谐运动时,其运动周期与摆长无关C.单摆在任何情况下的运动都是简谐运动D.将钟摆由长春移至三亚,为保证钟摆走时准确,需要将钟摆摆长适当调短些D123412342.在如图所示的装置中,可视为单摆的是()A解析单摆的悬线要求为细线、不能伸长且质量可忽略,故A正确,B、C错误;悬点必须固定,故D错误。12343.下列关于单摆的说法正确的是()A.单摆摆球从平衡位置运动到正向最大位移处时的位移为A(A为振幅),从正向最大位移处运动到平衡位置时的位移为-AB.摆球在运动过程中经过轨迹上的同一点,加速度是不变的C.摆球在运动过程中加速度的方向始终指向平衡位置D.单摆摆球经过平衡位置时加速度为零B解析简谐运动中的位移是以平衡位置作为起点,摆球在正向最大位移处时位移为A,在平衡位置时位移应为零,A错误。摆球在轨迹上同一点受力一致,故加速度是不变的,B正确。摆球在运动过程中还存在向心加速度,所以加速度方向并不指向平衡位置,C错误。摆球经最低点(振动的平衡位置)时回复力为零,但向心力不为零,所以合外力不为零,故加速度不为零,D错误。123412344.(2023甘肃庆阳高二期末)如图所示,小球在光滑的圆槽内做简谐运动,小球的半径很小,可将小球视为质点,为了使小球的振动周期变为原来的2倍,可采取的方法是()A.使小球的质量减小为原来的一半B.使小球的振幅增大为原来的2倍C.使小球通过平衡位置的速度增大为原来的2倍D.将圆槽半径变为原来的4倍D解析小球在光滑的圆槽内做简谐运动,可看作单摆,根据单摆的周期公式可知,小球的质量和振幅以及通过平衡位置的速度均与周期无关,故A、B、C错误;将圆槽半径变为原来的4倍,周期变为原来的2倍,故D正确。1234基础落实·必备知识全过关重难探究·能力素养全提升学以致用·随堂检测全达标目录索引学习目标1.知道什么是单摆,了解单摆运动的特点。(物理观念)2.通过实验,探究单摆周期与摆长的关系。(科学探究)3.知道单摆的周期与摆长、重力加速度的关系。(科学思维)思维导图基础落实·必备知识全过关一、单摆的振动1.单摆模型把一根的细线上端固定,下端拴一个小球,线的_______和球的可以忽略不计,这种装置称为单摆。单摆是实际摆的理想化模型。?2.单摆的回复力(1)来源:摆球的。?(2)大小:若摆球质量为m、摆长为l、偏离平衡位置的位移为x,在偏角很小时(通常θ),单摆的回复力F≈,方向总指向平衡位置。?不能伸长质量大小重力沿圆弧切向的分力5°二、单摆的运动规律单摆在偏角很小时做运动,其振动图像遵循正弦函数规律。?三、单摆的周期1.实验探究