24單擺課件高二上學期物理人教版選擇性

2024/12/31人教版物理選擇性必修一第二章《機械振動》

第四節(jié)：單擺高二物理組邱鵬2024/12/32生活中經?？梢钥吹綉覓炱饋淼奈矬w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？一、單擺如果細線的長度不可改變，細線的質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，這樣的裝置就叫作單擺（simplependulum）。簡化處理：與小球受到的重力及繩的拉力相比，空氣等對它的阻力可以忽略。單擺是實際擺的理想化模型。單擺擺動時擺球在做振動，是不是簡諧運動呢？（1）忽略線的伸縮和質量；（2）線長遠大于球的直徑；（3）振動時空氣阻力可以忽略；2024/12/34一、單擺方法二：如果回復力與偏離平衡位置的位移大小成正比，這種振動叫簡諧振動。方法一：如果質點的位移與時間的關系遵從正弦函數的規(guī)律，即振動圖像（x-t圖像）是一條正弦曲線，這樣的振動叫做簡諧振動（simpleharmonicmotion）;法一：分析單擺位移與時間的關系是否滿足正弦關系？細線下懸掛一個裝有沙子的漏斗（沙擺），當漏斗擺動時，沿著垂直于擺動的方向勻速拖動下方的白紙，觀察落在白紙上的沙子形成的圖樣。二、單擺的回復力OO'

mgT思考：單擺平衡位置在哪？哪個力提供回復力？1.平衡位置：最低點O2.回復力來源：切向：徑向：回復力：（向心力）（回復力）法二：分析單擺的回復力，看其與位移是否成正比并且方向相反？二、單擺的回復力

x當θ很小時，x≈弧長F=mgsinθ位移方向與回復力方向相反sinθ≈θ=

L?θ當最大擺角很小時，單擺在豎直面內的擺動可看作是簡諧運動。二、單擺的回復力2024/12/38三、單擺的周期一條短繩系一個小球，它的振動周期較短；懸繩較長的秋千，周期較長；單擺的周期與哪些因素有關？單擺振動的周期與哪些因素有關呢？猜想？振幅

質量

擺長控制變量法2024/12/3102024/12/311擺長和質量相同，振幅不同周期相同擺長和振幅相同，質量不同周期相同周期不同振幅和質量相同，擺長不同實驗結論：實驗現象：

單擺振動周期與小球質量，振幅無關，只與擺長有關；擺長越長，周期越長。2024/12/3121.惠更斯原理：單擺做簡諧運動的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。2.周期公式：惠更斯（荷蘭）三、單擺的周期3.單擺周期跟振幅、擺球的質量無關4.理解:（1）單擺周期與擺長和重力加速度有關，與振幅和質量無關。（2）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。（3）注意事項:擺長L:懸點到球心的距離適用條件:單擺做簡諧運動θ<50利用單擺測重力加速度2024/12/315想一想：下列裝置能否看作單擺？鐵鏈粗棍上細繩掛在

細繩橡皮筋

2341OO’長細線

5鋼球?等效擺長：做垂直紙面的小角度擺動：l等效＝lsinα垂直紙面擺動：l等效＝lsinα＋l紙面內擺動：左側：l等效＝l右側：紙面內擺動：l等效＝l情況一：擺球除受重力和拉力外還受其他力，但其他力不沿半徑方向，這