【課件】單擺+課件高二上學期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

2.4單擺人教版（2019）物理選擇性必修第一冊第二章

機械振動（1）x-t圖像為正弦曲線（2）F-x

滿足F=-kx的形式總是指向平衡位置什么是簡諧運動?做簡諧運動物體的回復力有什么特點?（1）方向關系：F、a與x反向，v與X方向可相同可相反（2）相同位置位置處（x相同）：F、a、EK、EP均相同；v大小相等，方向可相同可相反，若連續(xù)兩次經過同一點，方向一定相反（3）對稱位置處(x大小相同，方向相反)：EK、EP仍相同；F、a均等大反向；v大小相等，方向可相同可相反，若連續(xù)經過兩對稱點，v同向知識回顧簡諧運動物體的F、a、v、EK、EP相同可與位移關系如何?生活中經常可以看到懸掛起來的物體在豎直平面內往復運動。將一小球用細繩懸掛起來，把小球拉離最低點釋放后，小球就會來回擺動。小球的擺動是否為簡諧運動呢？生活中的擺動一．單擺1.單擺：在細線的一端拴上一個小球，另一端固定在懸點上，如果線的伸縮和質量可以忽略不計，球的直徑比線長短得多，這樣的裝置叫單擺。懸點：不可伸縮固定細線：

單擺是理想化的物理模型L繩＞＞d小球

M繩＜＜M小球BAO2.單擺的回復力方向：沿切線指向平衡位置PθTGG2G1重力沿切線的分力提供回復力回復力大?。合蛐牧Υ笮。号c該點速度方向一致，不斷改變速度大小與該點速度方向垂直，只改變速度方向方向：沿半徑指向懸點擺角θ正弦值弧度值

1°0.017540.01745

2°0.034900.03491

3°0.052340.05236

4°0.069760.06981

5°0.087160.08727

6°0.104530.10472

7°0.121870.12217

8°0.139170.13963在擺角小于5度的條件下：Sinθ≈θ（弧度值）x當θ很小時，x≈弧長F＝G1=mgsinθ位移方向與回復力方向相反擺角θ＜5°的單擺運動可認為是簡諧運動沿切線方向:合力是重力分力G2，按效果稱為回復力沿半徑方向：合力是輕繩拉力和重力分力G1之和，按效果稱為向心力思考題拓展BAOPθTGG2G1單擺的振動圖像(判斷)綜上，在擺角很小的情況下，單擺做簡諧振動。結論：單擺振動的x-t圖象是一條正弦（余弦）函數圖像。猜想？振幅

質量

擺長重力加速度

單擺振動的周期與哪些因素有關呢？思考三、單擺的周期實驗方法:控制變量法

伽利略伽利略，近代物理學的鼻祖，最早發(fā)現單擺振動的等時性

伽利略用脈搏記錄有風吹動和風停后的教堂吊燈周期性擺動的時間，發(fā)現等時性。

1.單擺的周期公式惠更斯（荷蘭）單擺做簡諧運動的振動周期跟擺長的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比。周期公式：國際單位：秒（s）注意：擺長、重力加速度都一定時，周期和頻率也一定，通常稱為單擺的固有周期和固有頻率?；莞褂?656年發(fā)明了世界上第一個用擺的等時性來計時的時鐘。

（1657年獲得專利權）2.圓錐擺和單擺周期公式推導mgTF合TGG2G1O’O?θ當很小時，1、（多選）下列關于單擺的說法正確的是(

)A.擺球經過平衡位置時其合力為零.B.擺球經過平衡位置時其回復力為零.C.單擺作簡諧運動的回復力是由擺球重力沿圓弧切線的分力提供的.D.單擺作簡諧運動的回復力是由擺球重力與擺線拉力的合力提供的.BC課堂練習2.(多選)制作一個單擺,合理的做法是()A.擺線細而長B.擺球小而不太重C.擺球外表面光滑且密度大D.端點固定且不松動ACD3.關于單擺,下列說法正確的是()A.回復力方向總是指向平衡位置B.回復力是擺球受到的合力C.擺球經過平衡位置時,所受的合力為0D.擺角很小時,擺球受到的合力的大小跟擺球對平衡位置的位移大小成正比答

案:A4.兩個相同的單擺靜止于平衡位置,使擺球分別以水平初速度v1、v2(v1>v2)在豎直平面內做小角度擺動,它們的頻率與振幅分別為f1、f2和A1、A2,則()A.f1>f2,A1=A2

B.f1<f2,A1=A2C.f1=f2,A1>A2 D.f1=f2,A1<A2C5.如圖所示,一擺長為l的單擺,在懸點的正下方的P處有一釘子,P與懸點相距l(xiāng)-l',這個擺做小幅度擺動時的周期為()

答案:C6.圖甲是一個單擺振動的情形,O是它的平衡位置,B、C是擺球所能到達的最遠位置,設向右為正方向,圖乙是這個單擺的振動圖像,根據圖像回答問題.甲乙(1)單擺振動的頻率是多大?(2)計時開始時擺球在何位置?(3)若當地的自由落體加速度為10m/s2,則這個單擺的擺長約為多少?(計算結果保留兩位小數)

答案:(1)1.25Hz

(2)B點

(3)0.16m課堂小結一、單擺概念二、回復力四、周期

三、圖像：正弦或余弦曲線