魯科版選擇性必修第一冊(cè)2.3單擺課件（22張）

2.3單擺第2章機(jī)械振動(dòng)魯科版（2019）選擇性必修1學(xué)習(xí)目標(biāo)1實(shí)際的單擺進(jìn)行哪些理想化？單擺的回復(fù)力來(lái)源；區(qū)別回復(fù)力、向心力、合力2周期與振幅、擺球質(zhì)量無(wú)關(guān)；周期與擺長(zhǎng)、重力加速度有關(guān)；L、g的理解單擺的運(yùn)動(dòng)單擺的周期復(fù)習(xí)01、彈簧振子簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)2、回復(fù)力3、彈簧振子簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移圖像表達(dá)式單擺11.1定義：

如果懸掛小球的細(xì)線的伸縮和質(zhì)量可以忽略，線長(zhǎng)又比球的直徑大得多，這樣的裝置就叫做單擺。；理想化模型1.2條件：（1）擺線不可伸長(zhǎng)；（2）L線》R球，m球》m線；（3）擺球的選?。嘿|(zhì)量大、體積?。ㄗ枇π?、同時(shí)遠(yuǎn)小于線長(zhǎng)）；（4）空氣阻力不計(jì)；單擺1思考題：

如圖，這三個(gè)球可以能否看成單擺？為什么？1.3單擺的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：①以懸點(diǎn)為圓心，在豎直平面內(nèi)做變速圓周運(yùn)動(dòng)；不計(jì)空氣阻力，機(jī)械能守恒；②同時(shí)以最低點(diǎn)為平衡位置做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；11.4單擺的回復(fù)力：GTF切F徑CB0Lθ重力的切向分力指向平衡位置O點(diǎn)F切=mg?sinθ角度θ比較小，滿足sinθ≈θ=x/L弧長(zhǎng)等于弦長(zhǎng)：近似成立條件：

θ

<5°實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)可到100；與該點(diǎn)速度方向一致，不斷改變速度大小問(wèn)題：?jiǎn)螖[的回復(fù)力是細(xì)繩拉力T和重力的合力嗎？單擺單擺1F回=F切=mg?sin

θ=mg?（-x/L）常數(shù)k位移方向與回復(fù)力方向相反F回=—kxk=mgL簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)與該點(diǎn)速度方向垂直，只改變速度方向，向心力GTF切F徑B0LθC回復(fù)力是合力的一個(gè)分力；合力另一個(gè)分力是向心力；單擺1課本P45---1.關(guān)于單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（）

A.經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)所受的合力為0；

B.經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)所受的回復(fù)力為0；

C.回復(fù)力是重力和擺線拉力的合力；

D.回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向的分力練習(xí)：關(guān)于單擺，下列說(shuō)法正確的是(

)A．一根線系著一個(gè)球，懸掛起來(lái)，這樣的裝置就是單擺B．可以看成單擺的裝置中，細(xì)線的伸縮和質(zhì)量忽略不計(jì)，線長(zhǎng)比小球直徑大得多C．單擺的振動(dòng)總是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)D．兩個(gè)單擺只要結(jié)構(gòu)相同，它們的振動(dòng)步調(diào)便相同單擺的周期2可能與單擺裝置本身有關(guān)，如擺球質(zhì)量、擺長(zhǎng)；還可能與振幅有關(guān)……

控制變量法探究影響單擺振動(dòng)周期的因素

取兩個(gè)擺長(zhǎng)和擺球質(zhì)量都相等的單擺（圖2-20），將兩擺球拉離平衡位置，其中一個(gè)擺球拉到擺角約4°處，另一個(gè)擺球拉到擺角約2°處，皆由靜止釋放。比較兩個(gè)單擺的周期，探究周期與振幅的關(guān)系。

取兩個(gè)擺長(zhǎng)相等、擺球質(zhì)量不等的單擺，將兩擺球拉至相同的擺角，由靜止釋放。比較兩個(gè)單擺的周期，探究周期與擺球質(zhì)量的關(guān)系。

取兩個(gè)擺長(zhǎng)不等、擺球質(zhì)量相等的單擺，將兩擺球拉至相同的擺角，由靜止釋放。比較兩個(gè)單擺的周期，探究周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系。請(qǐng)重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，自行設(shè)計(jì)表格，記錄并分析數(shù)據(jù)，你可得出什么結(jié)論？周期與擺角無(wú)關(guān)；周期與擺球質(zhì)量無(wú)關(guān)；周期與擺長(zhǎng)有關(guān)；擺長(zhǎng)相等，擺角越大則振幅越大；周期與振幅無(wú)關(guān)；單擺的等時(shí)性（伽利略）2.1實(shí)驗(yàn)求證單擺的周期22.2公式條件：擺角α<5°單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)周期跟擺長(zhǎng)的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比。荷蘭物理學(xué)家惠更斯首先發(fā)現(xiàn)擺長(zhǎng)擺長(zhǎng)單擺的周期22.3公式的理解①擺長(zhǎng)L＝細(xì)繩長(zhǎng)度＋小球半徑④擺長(zhǎng)、重力加速度都一定時(shí)，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單擺周期與擺長(zhǎng)和重力加速度有關(guān)，與振幅和質(zhì)量無(wú)關(guān)。②g當(dāng)?shù)刂亓铀俣然虻刃е亓铀俣葐螖[的周期22.4應(yīng)用①伽利略利用擺的等時(shí)性發(fā)明了帶擺的計(jì)時(shí)器，擺的周期可以通過(guò)改變擺長(zhǎng)來(lái)調(diào)節(jié)，計(jì)時(shí)很方便。②單擺的周期和擺長(zhǎng)容易用實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確地測(cè)定出來(lái)，所以可利用單擺準(zhǔn)確地測(cè)定各地的重力加速度。單擺的周期2知識(shí)：秒擺的周期是多少秒呢？擺長(zhǎng)大約是多少？例題：一個(gè)單擺，周期是T。a.如果擺球質(zhì)量增到2倍，周將

。b.如果擺的振幅增到2倍，周將

。c.如果擺長(zhǎng)增到2倍，周期將

。d.如果將單擺從赤道移到兩極，周期將

。e.如果將單擺從海面移到高山，周期將

不變不變變?yōu)椤?T變小變大單擺的周期2課本P45---2.甲、乙兩個(gè)單擺在同一地點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，當(dāng)甲擺振動(dòng)20次時(shí)，乙擺振動(dòng)了40次。求甲、乙兩擺的振動(dòng)周期之比和擺長(zhǎng)之比。課本P45---3.如圖所示，光滑圓槽的半徑R遠(yuǎn)大于小球運(yùn)動(dòng)的弧長(zhǎng)。甲、乙、丙三個(gè)小球（均可視為質(zhì)點(diǎn)）同時(shí)由靜止釋放，開(kāi)始時(shí)，甲球比乙球離槽最低點(diǎn)O遠(yuǎn)些，丙球在槽的圓心處。請(qǐng)比較它們第一次到達(dá)點(diǎn)O的先后順序，并說(shuō)明理由。課本P45---4.已知在月球上重力加速度約為1.6m/s2

。若做一單擺，使其在月球上的振動(dòng)周期為2.0s，那么擺長(zhǎng)應(yīng)為多少？單擺的周期2課本P45---5.某單擺及其振動(dòng)圖像如圖所示。（1）若取從E指向G為正方向，α為最大擺角，則圖像中點(diǎn)O、A、B、C、D分別對(duì)應(yīng)單擺中的哪個(gè)位置？一個(gè)周期內(nèi)回復(fù)力為正且減小、并與速度同方向的時(shí)間范圍是多少？勢(shì)能增加且速度為正的時(shí)間范圍是多少？（2）單擺擺球多次通過(guò)位置E時(shí)，哪些相關(guān)物理量發(fā)生了變化？（3）單擺的擺長(zhǎng)是多少？（取重力加速度g=10m/s2

，π2=10）課本P45---6.某同學(xué)用單擺測(cè)定一座山的海拔，在山頂上他測(cè)得擺長(zhǎng)為l的單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期為T。已知引力常量為G，地球質(zhì)量為M，地球半徑為R。求山頂?shù)暮０?。單擺的周期2例題：一個(gè)單擺擺長(zhǎng)100.4cm，測(cè)得它完成30次全振動(dòng)共用60.3s，求當(dāng)?shù)刂亓铀俣榷啻?？例題：如圖所示，單擺擺長(zhǎng)L＝90cm，擺球在t＝0時(shí)刻從右側(cè)最高點(diǎn)由靜止釋放做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，則當(dāng)t＝1s時(shí)，擺球的運(yùn)動(dòng)情況是(g取10m/s2)(

)A．向右加速B．向左減速C．向左加速D．向右減速單擺的周期2拓展3完整定義：懸點(diǎn)到球心的距離3.1L的理解組合擺拓展3周期公式T=?例題：一根絕緣細(xì)線，一個(gè)質(zhì)量為m的帶電小球，電荷量為+q，如果施加一個(gè)豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)E，則該單擺的周期為T1，如果施加一個(gè)豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)E（已知mg>Eq），則該單擺的周期為T2，比較它們的大小。3.2g的理解例題：同一單擺懸掛在靜止的電梯里的周期為T1；如某時(shí)刻起電梯向上勻加速，在此階段單擺的周期為T2；如某時(shí)刻起電梯向下勻加速，在此階段單