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    人教版高中物理选修一 2.4单摆 课件+教案
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    高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第二章 机械振动4 单摆试讲课ppt课件

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    这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第二章 机械振动4 单摆试讲课ppt课件,文件包含人教版高中物理选择性必修1第2章第4节单摆课件ppt、人教版高中物理选择性必修1第2章第4节单摆教学设计doc、051单摆振动的等时性mp4、053单摆振动的周期与摆球质量无关mp4、52单摆的周期与摆长有关mp4、沙摆mp4等6份课件配套教学资源,其中PPT共27页, 欢迎下载使用。

    单摆
    第2章 第4节
    人教版高中物理选择性必修1
    板书设计
    作业布置
    拓展提高
    课堂总结
    生活中经常可以看到悬挂起来的物体在竖直平面内往复运动。将一小球用细绳悬挂起来,把小球拉离最低点释放后,小球就会来回摆动。小球的摆动是否为简谐运动呢?
    新知导入
    摆长:悬点到球心的距离
    定义:一根不可伸长的细线下面悬挂一个小球就构成了单摆。
    摆角:摆到最高点时,摆线与竖直方向的夹角。
    思考讨论1:什么是单摆?
    新知讲解
    单摆是实际摆的理想化模型。
    在细线的一端拴上一个小球,另一端固定在悬点上,如果线的伸缩和质量可以忽略不计,球的直径比线长短得多,这样的装置叫单摆。
    悬点:
    不可伸缩,质量不计,长度远大于小球直径
    固定
    细线:
    摆球:
    体积小,质量大
    新知讲解
    A
    B
    C
    D
    E
    F
    1、谁能看作单摆?
    我才能!
    课堂练习
    思考讨论2:如何若判断单摆振动是不是简谐运动?用什么方法判断?
    (1)根据回复力的规律F=-kx去判断
    (2)根据物体的振动图像去判断
    新知讲解
    一、单摆的回复力
    重力沿切线的分力提供回复力
    回复力大小:
    向心力大小:
    与该点速度方向在同一直线上,不断改变速度大小
    与该点速度方向垂直,只改变速度方向
    新知讲解
    在摆角小于5度的条件下:Sinθ≈θ(弧度值)
    新知讲解

    x
    当θ很小时,x≈弧长
    F=G1=mgsinθ
    位移方向与回复力方向相反
    摆角θ<5°的单摆运动可认为是简谐运动
    新知讲解
    思考讨论3:分析单摆运动时其对平衡位置位移、回复力、加速度、速度在一次全振动中的变化?
    减小
    增大
    减小
    增大
    速度
    增大
    减小
    增大
    减小
    加速度
    增大
    减小
    增大
    减小
    回复力
    增大
    减小
    增大
    减小
    对平衡位置的位移
    O→A′
    A—O
    O—A
    A′→O
    单摆的运动
    新知讲解
    单摆的振动图像
    如图,细线下悬挂一个除去了柱塞的注射器,注射器内装上墨汁。当注射器摆动时,沿着垂直于摆动的方向匀速拖动木板,观察喷在木板上的墨汁图样。
    新知讲解
    综上,在摆角很小的情况下,单摆做简谐振动。
    结论:单摆振动的x-t图象是一条正弦(余弦)函数图像。
    新知讲解
    2、(多选)关于单摆摆球在运动过程中的受力,下列结论正确的是(   )A.摆球受重力、摆线的拉力作用B.摆球受重力、摆线的拉力、回复力作用C.摆球的回复力为零时,向心力最大D.摆球的回复力最大时,摆线中的拉力大小比摆球的重力大
    解析:单摆在运动过程中,摆球受重力和摆线的拉力,重力沿圆弧切线的分力提供回复力,故A对、B错;在平衡位置处,回复力为零,速度最大,向心力最大,选项C正确;当回复力最大时,摆球在最大位移处,速度为零,向心力为零,则拉力等于重力沿半径方向的分力,即拉力小于重力,选项D错误。
    AC
    课堂练习
    重力加速度
    思考讨论4:摆角θ很小时,单摆做的是简谐运动,单摆的周期与什么因素有相关呢?
    新知讲解
    摆球质量相同,振幅相同,观察周期T与摆长l的关系?
    1、实验方法:控制变量法
    摆长l相同,摆角相同,观察周期T与摆球质量的关系?
    摆球质量相同,摆长l相同,观察周期T与振幅的关系?
    二、单摆的周期
    新知讲解
    在同一个地方,单摆周期T与摆球质量和振幅无关,仅与摆长 l 有关系,且摆长越长,周期越大。
    荷兰物理学家惠更斯(1629---1695)通过实验进一步得到:
    单摆做简谐运动的周期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,与振幅、摆球质量无关.
    2、实验结论
    单摆的周期公式:
    新知讲解
    做一做:改变摆长L,测出对应的单摆周期T(在小偏角下)。根据你的实验数据,尝试在坐标纸_上画出T-L图像或T-L2图像。它们分别是什么曲线?你能根据图像判断单摆周期与摆长的关系吗?
    新知讲解
    (1)计时器:利用等时性
    惠更斯在1656年首先利用摆的等时性发明了带摆的计时器(1657年获得专利权)。
    周期T =2s的单摆叫做秒摆
    (2)测定当地的重力加速度
    3. 单摆周期的应用
    测出单摆的摆长和周期就可求重力加速度
    新知讲解
    3、一个摆长为2 m的单摆,在地球上某地振动时,测得完成100次全振动所用的时间为284 s。(1)求当地的重力加速度g的大小。(2)把该单摆拿到月球上去,已知月球上的重力加速度是1.60 m/s2,则该单摆振动周期是多少?
    答案:(1)9.78 m/s2 (2)7.02 s
    课堂练习
    1、(多选)单摆是为研究振动而抽象出的理想化模型,其理想化条件是(   )A.摆线质量不计B.摆线长度不伸缩C.摆球的直径比摆线长度短得多D.只要是单摆的运动就是一种简谐运动
    解析:单摆由摆线和摆球组成,摆线只计长度不计质量,摆球只计质量不计大小,且摆线不伸缩,选项A、B、C正确。但把单摆作为简谐运动来处理是有条件的,只有在摆角很小的情况下才能视单摆的运动为简谐运动,选项D错误。
    ABC
    拓展提高
    2、下列关于单摆的说法正确的是(  )A.单摆摆球从平衡位置运动到正向最大位移处时的位移为A(A为振幅),从正向最大位移处运动到平衡位置时的位移为-AB.单摆摆球的回复力等于摆球所受的合外力C.单摆摆球的回复力等于摆球重力沿圆弧切线方向的分力D.单摆摆球经过平衡位置时加速度为零
    解析:简谐运动中的位移是以平衡位置作为起点,摆球在正向最大位移处时位移为A,在平衡位置时位移应为零。摆球的回复力由重力沿圆弧切线方向的分力提供,线的拉力与重力沿摆线方向的分力的合力提供向心力,摆球经最低点(振动的平衡位置)时回复力为零,但向心力不为零,所以合外力不为零;摆球到最高点时,向心力为零,回复力最大,合外力也不为零。
    C
    拓展提高
    3、将秒摆(周期为2 s的单摆)的周期变为4 s,下面哪些措施是正确的(  )A.只将摆球质量变为原来的B.只将振幅变为原来的2倍C.只将摆长变为原来的4倍D.只将摆长变为原来的16倍
    C
    拓展提高
    单摆
    单摆的回复力
    单摆的周期
    摆球重力沿切线方向的分力
    课堂总结
    单摆
    单摆的回复力
    单摆的周期
    摆球重力沿切线方向的分力
    板书设计
    课后练习和同步练习
    作业布置
    课程结束
    人教版高中物理选择性必修1
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