高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册摆备课课件ppt

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 (2)回复力的特点:在偏角较小的情况下,单摆摆球所受的回复力与偏离平衡位置的位移成正 比,方向与位移x的方向相反,即F=- x。(3)运动规律:单摆在偏角很小时的振动是简谐运动。注意    摆球经过平衡位置时,回复力为零,但合外力不为零(合外力用来提供摆球做圆周运动 的向心力)。
1.提出:周期公式是荷兰物理学家惠更斯首先提出的。2.单摆周期(T ):周期T与摆长l的二次方根成正比,与重力加速度g的二次方根成反比。公式为 T=2π 。
知识辨析1.结合单摆模型的特点想一想,下列装置能否视为单摆,为什么?2.单摆振动的回复力是摆球所受重力和摆线对摆球拉力的合力吗?3.振动的摆球通过平衡位置时,受力平衡吗?
4.若单摆的摆长不变,摆球的质量由20 g增加到40 g,最大摆角由4°减为2°,单摆的频率会改变 吗?
一语破的1.都不能。(1)中橡皮筋的伸缩不能忽略;(2)(3)中乒乓球和大木球摆动时,空气阻力不能忽略 且(3)中不满足绳长比球的直径大得多的条件。2.不是。重力和摆线对摆球拉力的合力沿摆线方向的分量充当向心力,沿圆弧切线方向的分 量充当回复力。3.不平衡。摆球通过平衡位置时,合外力提供摆球做圆周运动的向心力。4.不会。由单摆的周期公式T=2π 可知,单摆的周期与摆球的质量和摆角均无关;周期和频率互为倒数,所以频率不改变。
1.回复力:摆球重力沿与摆线垂直方向的分力提供回复力,F回=mg sin θ=- x=-kx,负号表示回复力F回与位移x的方向相反。2.向心力:摆线的拉力和摆球重力沿摆线方向分力的合力充当向心力,F向=FT-mg cs θ。3.两点说明(1)当摆球在最高点时,速度为0,F向= =0,FT=mg cs θ,回复力最大。(2)当摆球在最低点时,速度最大,F向= ,F向最大,FT=mg+m ,此时回复力为零。
典例 (多选)如图甲所示,一单摆悬挂在拉力传感器上。让单摆在竖直面内做小角度摆动,与 拉力传感器相连的计算机显示绳子拉力F的大小随时间t的变化图像如图乙所示【1】,已知当 地的重力加速度为g,则根据图乙中的数据可知 (　    )A.单摆的周期【2】T= B.摆球的质量为m= 
C.单摆的摆长L= D.在t= 时刻摆球的回复力最大
信息提取    【1】摆球到达最低点时,绳子拉力最大,摆球到达最高点时,绳子拉力最小;【2】一次全振动的时间,也就是摆球从最低点→最高点→最低点→最高点→最低点所用时 间。
思路点拨    (1)根据摆球在最高点及最低点时绳子拉力的情况,在图乙中标出最高点与最低 点,由简谐运动周期的定义得出单摆的周期;根据单摆周期公式T=2π 【3】 得出摆长。(2)摆球在摆动过程中,在最低点回复力为0,在最高点回复力最大。(3)摆球在最低点时,合外力充当向心力【4】,根据F-mg= ,得出摆球质量表达式。
解析    结合图乙得t=0时摆球在最低点(由【1】得到),周期T=t0(由【2】得到),A错误;此单摆 的摆长L= = (由【3】得到),C正确;摆球运动到最低点时,有F0-mg= (由【4】得到),摆球的质量为m= ,B错误;在t= 时刻摆球在最高点,回复力最大,D正确。
1.摆长与等效摆长　　对于各种不同的单摆系统,周期公式T=2π 中的摆长l的意义是不同的。摆长l是指摆动圆弧的圆心到摆球重心的距离,而不一定是摆线的长。若摆球的半径r足够小,可以忽略。
2.重力加速度与等效重力加速度(1)单摆所处的空间位置(纬度、高度)不同,g值不同。(2)等效重力加速度
典例 如图所示,长为l的轻绳上端固定在O点,下端系一小球,在O点正下方 处的P点固定一小 钉子【1】。现将小球拉至A点,使轻绳与竖直方向间夹角很小,然后由静止释放小球,小球在竖 直平面内运动。点B(图中未标出)是小球能够到达的左侧最高位置【2】,重力加速度为g,不计 空气阻力,下列说法正确的是 (　    )A.点B在点A下方B.点B在点A上方C.小球摆动的周期为2π 
D.小球摆动的周期为π 
信息提取    【1】小球从最低点向左摆动,摆长是 ;【2】在B点小球动能为0。
思路点拨    小球在摆动过程中机械能守恒,根据机械能守恒定律【3】,可得B点与A点等高;小球 在左侧摆动时摆长是 ,在右侧摆动时摆长是l,根据单摆周期公式T=2π 【4】分别得出小球在左侧、右侧摆动的时间,从 而得出整个摆动周期。