高中4 单摆课文内容课件ppt

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1.知道什么是单摆。理解摆角很小时单摆的振动是简谐运动，掌握单摆的周期公式，并能用它进行有关计算。
2.通过学习单摆做简谐运动的条件，建构单摆物理模型，体会用理想化的方法建立物理模型在物理学研究中的应用，培养科学思维能力。
摆动：悬挂在竖直面内的往复运动
思考并回答：以上摆动有什么共同的特点？
1、定义：如果细线的长度不可改变，细线的质量与小球相比可以忽略，球的直径与线的长度相比也可以忽略，这样的装置就叫作单摆。
（1）细线的质量和伸缩可以忽略；（2）小球的直径相比于线长可忽略；（3）空气阻力远小于小球重力、细线拉力，可忽略。
【例1】下图中的各种摆的模型，哪种或哪些是单摆？
（2）不是单摆，因为橡皮筋伸长不可忽略
（1）不是单摆，因为绳子质量不可忽略
（3）不是单摆，因为绳长不是远大于球的 直径
（5）不是单摆，因为悬点不固定，摆长会 发生变化
判断物体做简谐运动的条件
回复力来源：重力的切向分力G2提供回复力
思考：单摆平衡位置在哪？哪个力提供回复力？
法向：Fy=T-mgcsθ (向心力)
切向：Fx=mgsinθ (回复力)
回复力：F回=mgsinθ
方法一：分析单摆回复力与位移的关系。
数学关系中，当θ很小时，
sinθ≈tanθ≈θ
经分析，重力的切向分力提供回复力，即 Fx=mgsinθ
结论：摆角很小时（θ<50），单摆的振动是简谐运动。
方法二：分析单摆位移与时间的关系是否满足正弦关系。
1、影响单摆周期的因素
振幅A、摆球的质量m、摆长l
结论：单摆周期与质量无关
探究1：单摆周期与质量的关系
探究2：单摆周期与振幅的关系
结论：单摆周期与振幅无关
探究3：单摆周期与摆长的关系
3.实验结论： (1)单摆做简谐运动的周期与摆球的摆长有关，摆长越长，周期越大； (2)单摆做简谐运动的周期与摆球的质量和振幅无关。（等时性）
问题：单摆做简谐运动的周期与摆球的摆长有什么定量关系呢？
探究3：单摆周期与摆长的定量关系
单摆周期与摆长的定量关系
设计实验：改变摆长，测出不同摆长时单摆的周期。
利用计算机输入数据，作出T--L图像
探究单摆周期与摆长的定量关系
情况一：摆球除受重力和拉力外还受其他力，但其他力不沿半径方向，这种情况下g为等效重力加速度。
情况二：摆球除受重力和拉力外还受其他力，但其他力只沿半径方向，而沿振动方向无分力，这种情况下单摆的周期不变。
1：如图所示是两个理想单摆的振动图像．下列说法中正确的是( ) A．甲、乙两个单摆的摆长之比为1∶2 B．甲摆的速度为零时，乙摆的速度最大 C．甲摆的加速度最小时，乙摆的速度最小 D．t＝2 s时，甲摆的重力势能最小，乙摆的动能最小
将P置于滑板上表面的A点。不可伸长的细线L0=0.8m水平伸直，一端固定于0'点，另一端系一质量m1=0.6kg的光滑小球Q。现将Q由静止释放，Q向下摆动到最低点并与质量为m2=1kg物块P发生弹性对心碰撞，P、Q均可视为质点，运动过程中不计空气阻力，重力加速度g取10m/s。求：碰后Q的运动能否视为简谐运动？请通过计算说明；（碰后Q的最大摆角小于5°时，可视为做简谐运动，已知cs5°=0.996。）