2.4+單擺+課件-【知識精研+拓展提升】高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

2.4單擺第二章

機械振動人教版2019版選擇性必修第一冊風(fēng)鈴吊燈擺鐘課堂引入耳環(huán)4.擺線無質(zhì)量。（擺線質(zhì)量遠(yuǎn)小于擺球質(zhì)量，擺線質(zhì)量可以忽略）

5.擺球看成質(zhì)點。（擺球的直徑d遠(yuǎn)小于擺線長Ｌ，即d<<Ｌ，忽略擺球的大?。?.懸掛的物體應(yīng)該是密度比較大,體積比較小的球，（擺動過程中空氣阻力可以忽略）3.擺線不可伸長。（擺線的形變量比擺線長度小得多，擺線的伸縮可以忽略）1.懸點要固定。理想化模型的建立1.單擺：細(xì)線一端固定在懸點，另一端系一個小球，如果細(xì)線的質(zhì)量與小球相比可以忽略，球的直徑與線的長度相比也可以忽略，這樣的裝置就叫做單擺。2.擺長：懸點到擺球重心的距離叫擺長。一、單擺模型的建立3.擺角：擺球擺到最高點時，細(xì)線與豎直方向的夾角問題：單擺是否為簡諧運動呢？？方法：從單擺的受力特征判斷問題1、擺球靜止在O點時，它受到幾個力？

這些力有什么特點？問題2、擺球如果沿圓弧往復(fù)運動，

該點是否為其平衡位置？二、單擺的回復(fù)力單擺擺長為l、擺球質(zhì)量為m。將擺球拉離平衡位置O后釋放，擺球沿圓弧做往復(fù)運動。問題3.

擺球參與了幾個運動？

分別是什么運動？參與兩個運動1、在平衡位置兩側(cè)做往返運動。2、繞懸點做圓弧運動二、單擺的回復(fù)力二、單擺的回復(fù)力lmOGP

G1G2T

法向G1=mgcosθ切向

G2=mgsinθ重力分解問題4、當(dāng)擺球擺到圓弧上任意一點P時，受力哪那些力？這些力的大小和方向有什么特點？問題5、為什么沿半徑方向和沿切向分解重力？拉力T的方向與速度v方向垂直二、單擺的回復(fù)力lmOGP

G1G2T法向：T–mgcosθ=Fn切向：G2=mgsinθ=F回

問題6、擺球向著平衡位置運動，它的速度如何變化？引起速度變化的原因是什么？v與該點速度方向垂直，只改變速度方向與該點速度方向一致，不斷改變速度大小二、單擺的回復(fù)力lmOXXX問題7：簡諧運動的位移如何定義？s當(dāng)角度很小的時候弦長≈弧長│X│≈S

│F回

│=mgsinθ

│F回

│=mgθ

回復(fù)力與位移方向相反擺角正弦值sin?

弧度值

?差值?-sin?1o0.017540.017450.000000.005%2o0.034900.034910.000010.029%3o0.052340.052360.000020.038%4o0.069760.069810.000050.072%5o0.087160.087270.000110.126%6o0.104530.104720.000190.181%7o0.121870.122170.000300.246%8o0.139170.139630.000460.329%二、單擺的回復(fù)力在擺角很小的情況下，單擺是簡諧運動?<5°時二、單擺的回復(fù)力1、回復(fù)力的來源擺球的重力沿圓弧切線方向的分力。2、回復(fù)力的特點在偏角很小時，擺球所受的回復(fù)力與它偏離平衡位置的位移成正比，方向總指向平衡位置，即F＝。二、單擺的回復(fù)力

做一做：單擺的振動圖像猜想？振

幅質(zhì)

量擺

長重力加速度單擺振動的周期與哪些因素有關(guān)呢？思考實驗方法:控制變量法如圖，在鐵架臺的橫梁上固定兩個單擺，按照以下幾種情況，把它們拉起一定角度后同時釋放，觀察兩擺的振動周期。1.兩擺的擺球質(zhì)量、擺長相同，重力加速度相同，振幅不同（都在小偏角下）。2.兩擺的擺長、振幅、重力加速度相同，擺球質(zhì)量不同。3.兩擺的振幅、擺球質(zhì)量、重力加速度相同，擺長不同。4.兩擺的振幅、擺球質(zhì)量、擺長相同，類重力加速度不同。

比較四種情況下兩擺的周期，可以得出什么結(jié)論？三、單擺的周期研究單擺的振動周期三、單擺的周期單擺周期與擺長之間有什么定量的關(guān)系呢？三、單擺的周期不變量變量單擺的周期擺球質(zhì)量M、擺長L重力加速度g振幅A大振幅A小擺長L、振幅A重力加速度g

擺球質(zhì)量M

大

擺球質(zhì)量M

小振幅A、擺球質(zhì)量M重力加速度g擺長L大

擺長L小

振幅A、擺球質(zhì)量M擺長L重力加速度g大重力加速度g小相同相同大小小大與質(zhì)量無關(guān)與振幅無關(guān)擺長越長，周期越大重力加速度越大，周期越小改變擺長l，測出對應(yīng)的單擺周期T（在小偏角下）。根據(jù)你的實驗數(shù)據(jù)，嘗試在坐標(biāo)紙上畫出T-L圖像或T2__L圖像。它們分別是什么曲線？你能根據(jù)圖像判斷單擺周期與擺長的關(guān)系嗎？三、單擺的周期做一做：組別rL0LtnTT212345TLL三、單擺的周期四、單擺在生活中的應(yīng)用1.利用它的等時性計時

擺鐘是一種時鐘，由荷蘭物理學(xué)家惠更斯發(fā)明于1656年，根據(jù)單擺定律制造，用擺錘控制其它機件，使鐘走的快慢均勻，一般能報點，要用發(fā)條來提供能量使其擺動。一位廣州人去哈爾濱旅游，買了一臺精致的擺鐘，買的時候發(fā)現(xiàn)它走時很準(zhǔn)。回到廣州不到兩天，就走時相差一分多鐘。于是大呼上當(dāng)。你知道問題出在哪兒呢？你能為這位廣州人指點迷津嗎？

伽利略伽利略，近代物理學(xué)的鼻祖，最早發(fā)現(xiàn)單擺振動的等時性（1602年）

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

四、單擺在生活中的應(yīng)用2.測定重力加速度

課堂小結(jié)單擺模型單擺的回復(fù)力單擺周期單擺的應(yīng)用知識內(nèi)容物理方法理想化模型法控制變量法近似法等效替代法例1、（多選）關(guān)于單擺擺球在運動過程中的受力，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，向心力為零C．?dāng)[球的回復(fù)力為零時，向心力最大D．?dāng)[球的回復(fù)力最大時，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，擺球的加速度方向沿擺球的運動方向

隨堂練習(xí)隨堂練習(xí)例2、(單選）有一個正在擺動的秒擺(T=2s),若取擺球正從平衡位置向左運動時開始計時,那么當(dāng)t=1.6s時,以下對擺球的運動情況及回復(fù)力變化情況正確的是(

)A.正在向左做減速運動,回復(fù)力正在增大B.正在向右做減速運動,回復(fù)力正在增大C.正在向右做加速運動,回復(fù)力正在減小D.正在向左做加速運動,回復(fù)力正在減小