【課件】單擺+課件高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊(cè)

知識(shí)回顧1.回復(fù)力定義:使振子回到平衡位置的力效果力2.大小:F=-kx“-”表示回復(fù)力方向始終與位移方向相反.方向:

總是指向平衡位置.3.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量：tE0機(jī)械能勢(shì)能動(dòng)能AB勢(shì)能和動(dòng)能的周期是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)周期的一半第二章機(jī)械振動(dòng)4、單擺CONTENTS01認(rèn)識(shí)單擺及結(jié)構(gòu)02理解單擺的回復(fù)力03知道單擺的周期04目標(biāo)典例分析05了解單擺的應(yīng)用擺動(dòng)的鐘擺、蕩起的秋千，它們?cè)谄胶馕恢酶浇鐾鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)是不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)呢？為了解決這個(gè)問(wèn)題，讓我們認(rèn)識(shí)一個(gè)新的模型——單擺。2.注意：(1)懸點(diǎn)：固定點(diǎn)一、單擺1.定義：細(xì)線一端固定在懸點(diǎn)，另一端系一個(gè)小球，如果細(xì)線的質(zhì)量與小球相比可以忽略；球的直徑與線的長(zhǎng)度相比也可以忽略，這樣的裝置叫做單擺。（2）系統(tǒng)機(jī)械能守恒3.單擺是實(shí)際擺的理想化模型(1)擺線質(zhì)量m遠(yuǎn)小于擺球質(zhì)量M，即m<<M

。(3)忽略阻力。(2)擺球看成質(zhì)點(diǎn)(4)擺線的伸長(zhǎng)量很小，可以忽略。鐵鏈粗棍上細(xì)繩掛在細(xì)繩橡皮筋2341OO’長(zhǎng)細(xì)線5鋼球?學(xué)以致用：下列裝置能否看作單擺？如何判斷單擺是否為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)？你有幾種方法？

CBAOθTGG2G1思考：?jiǎn)螖[平衡位置在哪？哪個(gè)力提供回復(fù)力？1.平衡位置：最低點(diǎn)O2.受力分析:如圖3.回復(fù)力來(lái)源：重力沿切線方向的分力G2一、單擺切向：法向：（向心力）（回復(fù)力）

2.F-x

滿足

F=-kx的形式F回=mgsinθ

單擺的回復(fù)力為重力沿圓弧切向的分力：在擺角很?。é龋?0）的情況下，單擺做簡(jiǎn)諧振動(dòng)。二、單擺的回復(fù)力CBAOθTGG2G1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）返回在擺角小于5度的條件下：理論上認(rèn)為單擺是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)在擺角小于10度的條件下：實(shí)驗(yàn)上認(rèn)為單擺是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)O思考：擺球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)O（平衡位置）時(shí)回復(fù)力是否為零？合力是否為零？平衡位置：

x=0，

，回復(fù)力為零

，合外力不為零FTG二、單擺的回復(fù)力在平衡位置時(shí)，由于x=0，所以回復(fù)力為零，但并不意味著合外力為零例1、（多選）關(guān)于單擺擺球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的受力，下列結(jié)論正確的是()A．?dāng)[球受重力、擺線的張力作用B．?dāng)[球的回復(fù)力最大時(shí)，向心力為零C．?dāng)[球的回復(fù)力為零時(shí)，向心力最大D．?dāng)[球的回復(fù)力最大時(shí)，擺線中的張力大小比擺球的重力大E．?dāng)[球的向心力最大時(shí)，擺球的加速度方向沿?cái)[球的運(yùn)動(dòng)方向

ABCABE伽利略的發(fā)現(xiàn)：18歲的伽利略在比薩大學(xué)念書(shū)時(shí)，一次偶然的機(jī)會(huì)觀察到教堂的吊燈發(fā)生了輕微的擺動(dòng)，隨著擺幅的縮小，吊燈的擺動(dòng)周期似乎沒(méi)有發(fā)生變化。

伽利略所處的年代還沒(méi)有手表或者電子計(jì)時(shí)器，他使用的是人體的脈搏計(jì)時(shí)，只能半定量地判斷出擺動(dòng)時(shí)的周期不變，但無(wú)法測(cè)量出擺動(dòng)的具體周期。由荷蘭物理學(xué)家惠更斯總結(jié)出三、單擺的周期方案一：實(shí)驗(yàn)探究：猜測(cè)：?jiǎn)螖[的周期與哪些因素有關(guān)？振幅(擺角)質(zhì)量擺長(zhǎng)重力加速度單擺周期T與擺球質(zhì)量和振幅無(wú)關(guān)，與擺長(zhǎng)l有關(guān)，擺長(zhǎng)越長(zhǎng)，周期越大。單擺周期與重力加速度有關(guān)，重力加速度越大，周期越短單擺的等時(shí)性：?jiǎn)螖[周期與振幅等因素?zé)o關(guān)，同一個(gè)單擺在同一地方周期總是不變方案二：理論分析簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)周期通式：

單擺的周期公式：

例3、(多選)一個(gè)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的單擺,周期是1s（）A.擺長(zhǎng)縮短為原來(lái)的1/4時(shí)，頻率是2HzB.擺球的質(zhì)量減小為原來(lái)的1/4時(shí)，周期是4秒C.振幅減為原來(lái)的1/4時(shí)周期是1秒D.如果重力加速度減為原來(lái)的1/4時(shí)，頻率是0.5Hz.ACDT’=0.5s，f’=2Hzg’=0.25g，T’=2s，f’=0.5Hz例4.已知單擺a完成10次全振動(dòng)的時(shí)間內(nèi)，單擺b完成6次全振動(dòng)，兩擺長(zhǎng)之差為1.6m，則兩單擺長(zhǎng)la與lb分別為多少？解析設(shè)兩個(gè)單擺的周期分別為T(mén)a和TbTa∶Tb＝3∶5四、單擺的應(yīng)用圓槽擺釘擺兩種雙線擺秒擺:周期為2s的單擺為秒擺。試計(jì)算出秒擺的擺長(zhǎng)？（g=9.8m/s2)l≈1m一位廣州人去哈爾濱旅游，在一家大型超市以高價(jià)購(gòu)買(mǎi)了一臺(tái)精致的擺鐘，買(mǎi)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)它走時(shí)很準(zhǔn)?；氐綇V州不到兩天就走時(shí)相差一分多鐘。于是大呼上當(dāng)，心里極其氣憤。后來(lái)，他求助了“消費(fèi)者權(quán)益保護(hù)協(xié)會(huì)”，準(zhǔn)備與該超市打一場(chǎng)索賠官司，消費(fèi)者協(xié)會(huì)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品貨真價(jià)實(shí)，那么問(wèn)題出在哪兒呢？你能為這位廣州人指點(diǎn)迷津嗎？?jī)傻氐闹亓铀俣萭不同。與g相關(guān)的問(wèn)題1、在月球與在地球同一個(gè)單擺周期不同2、電梯問(wèn)題3、斜面問(wèn)題4、電場(chǎng)問(wèn)題1.關(guān)于單擺，下列說(shuō)法中正確的是()A.擺球受到的回復(fù)力方向總是指向平衡位置B.擺球受到的回復(fù)力是它的合力C.擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)，所受的合力為零D.擺角很小時(shí)，擺球受到的合力大小跟擺球相對(duì)平衡位置的位移大小成正比mg沿圓弧切線方向的分力合力指向圓心，不為零回復(fù)力與位移大小成正比A五、典例分析2.懸掛于同一點(diǎn)的兩個(gè)單擺的擺長(zhǎng)相等，A的質(zhì)量大于B的質(zhì)量,O為平衡位置，分別把它們拉離平衡位置同時(shí)釋放，若最大的擺角都小于5°,那么它們將相遇在（）

A.O點(diǎn)

B.O點(diǎn)左側(cè)C.O點(diǎn)右側(cè)D.無(wú)法確定AT與m和振幅無(wú)關(guān)3.（多選）如下圖所示為同一地點(diǎn)的兩單擺甲、乙的振動(dòng)圖象，下列說(shuō)法中正確的是(

)ABD解析：振幅可從圖上看出甲擺大，且兩擺周期相等，則擺長(zhǎng)相等。因質(zhì)量關(guān)系不明確，無(wú)法比較機(jī)械能，t＝

0.5s時(shí)乙擺球在負(fù)的最大位移處，故有正向最大加速度。所以正確選項(xiàng)為A、B、D。A.甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)相等B.甲擺的振幅比乙擺大C.甲擺的機(jī)械能比乙擺大D.在t=0.5s時(shí)有正向最大加速度的是乙擺4.如圖所示，MN為半徑較大的光滑圓弧軌道的一部分，把小球A放在MN的圓心處，再把另一小球B放在MN上離最低點(diǎn)C很近的B處，今使兩球同時(shí)自由釋放，則在不計(jì)空氣阻力時(shí)有(

)A．A球先到達(dá)C點(diǎn)B．B球先到達(dá)C點(diǎn)C．兩球同時(shí)到達(dá)C點(diǎn)D．無(wú)法確定哪一個(gè)球先到達(dá)C點(diǎn)A學(xué)科網(wǎng)原創(chuàng)7.一擺長(zhǎng)為L(zhǎng)的單擺,在懸點(diǎn)正下方5L/9處有一釘子，這個(gè)