2021学年4 单摆说课ppt课件

这是一份2021学年4 单摆说课ppt课件，共21页。PPT课件主要包含了可以忽略，梳理教材夯实基础，圆弧切线，平衡位置，单摆的周期，惠更斯，即学即用，二单摆的回复力等内容，欢迎下载使用。
1.单摆的组成：由细线和 组成.2.理想化模型(1)细线的质量与小球相比 .(2)小球的直径与线的长度相比 .3.单摆的回复力(1)回复力的来源：摆球的重力沿 方向的分力.(2)回复力的特点：在摆角很小时，摆球所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成 ，方向总指向 ，即F＝－ x.从回复力特点可以判断单摆做简谐运动.
一、单摆及单摆的回复力
1.单摆振动的周期与摆球质量 (填“有关”或“无关”)，在振幅较小时与振幅 (填“有关”或“无关”)，但与摆长 (填“有关”或“无关”)，摆长越长，周期 (填“越大”“越小”或“不变”).2.周期公式(1)提出：周期公式是荷兰物理学家 首先提出的.(2)公式：T＝ ，即周期T与摆长l的二次方根成 ，与重力加速度g的二次方根成 ，而与振幅、摆球质量 .
1.判断下列说法的正误.(1)单摆运动的回复力是重力和摆线拉力的合力.(　　)(2)单摆经过平衡位置时受到的合力为零.(　　)(3)制作单摆的摆球越大越好.(　　)(4)摆球的质量越大，周期越大.(　　)(5)若单摆的振幅变为原来的一半，则周期也将变为原来的一半.(　　)
2.一个理想的单摆，已知其周期为T.如果由于某种原因重力加速度变为原来的2倍，振幅变为原来的3倍，摆长变为原来的8倍，摆球质量变为原来的2倍，它的周期变为________.
1.单摆的组成：由细线和 组成.2.理想化模型(1)细线的质量与小球相比 .(2)小球的直径与线的长度相比 .
(1)摆球受力：如图1所示，摆球受细线拉力和重力作用.(2)向心力来源：细线对摆球的拉力和摆球重力沿径向的分力的合力.(3)回复力来源：摆球重力沿圆弧切线方向的分力F＝mgsin θ提供了使摆球振动的回复力.
2.单摆做简谐运动的推证在偏角很小时，摆球运动的圆弧可以看成直线，可认为F指向平衡位置O,与位移x反向，圆弧OP的长度可认为与摆球的位移x大小相等，即sin θ≈ = ≈ ，又回复力F＝mgsin θ，所以单摆的回复力为F＝－ x(式中x表示摆球偏离平衡位置的位移，l表示单摆的摆长，负号表示回复力F与位移x的方向相反)，由此知回复力符合F＝－kx，单摆做简谐运动.
例1　图2中O点为单摆的固定悬点，现将摆球(可视为质点)拉至A点，此时细线处于张紧状态，释放摆球，摆球将在竖直平面内的A、C之间来回摆动，B点为运动中的最低位置，则在摆动过程中A.摆球受到重力、拉力、向心力、回复力四个力的作用B.摆球在A点和C点处，速度为零，合力与回复力也为零C.摆球在B点处，速度最大，细线拉力也最大D.摆球在B点处，速度最大，回复力也最大
解析　摆球在运动过程中只受到重力和拉力作用，A错误；摆球在摆动过程中，在最高点A、C处速度为零，回复力最大，合力不为零，在最低点B处，速度最大，回复力为零，细线的拉力最大，C正确，B、D错误.
例2　(多选)如图3所示为一单摆的摆动图像，则A.t1和t3时刻摆线的拉力等大B.t2和t3时刻摆球速度相等C.t3时刻摆球速度正在减小D.t4时刻摆线的拉力正在减小
命题角度2　单摆运动过程分析
解析　由题图可知，t1和t3时刻的摆球的位移相等，根据对称性可知单摆振动的速度大小相等，故摆线拉力相等，故A正确；
t2时刻摆球在负的最大位移处，速度为零，t3时刻摆球向平衡位置运动，所以t2和t3时刻摆球速度不相等，故B错误；t3时刻摆球正靠近平衡位置，速度正在增大，故C错误；t4时刻摆球正远离平衡位置，速度正在减小，摆线拉力也减小，故D正确.
1、演示实验：研究单摆的周期与那些因素有关（1）两摆的摆球质量、摆长相同，振幅不同（都在小偏角下）（2）两摆的摆长、振幅相同，摆球质量不同（3）两摆的振幅、摆球质量相同，摆长不同
实验表明：单摆做简谐运动的周期与摆长有关，摆长越长，周期越大;单摆的周期与摆球质量和振幅无关。
2.惠更斯得出了单摆的周期公式并发明了摆钟.
3.单摆的周期公式：T＝2π .4.对周期公式的理解(1)单摆的周期公式在单摆偏角很小时成立(偏角为5°时，由周期公式算出的周期和准确值相差0.01%).(2)公式中l是摆长，即悬点到摆球球心的距离l＝l线＋r球.(3)公式中g是单摆所在地的重力加速度，由单摆所在的空间位置决定.(4)周期T只与l和g有关，与摆球质量m及振幅无关，所以单摆的周期也叫固有周期.
5、导学探究　单摆的周期公式为T＝2π .(1)单摆的摆长l等于悬线的长度吗？
答案　不等于.单摆的摆长l等于悬线的长度与摆球的半径之和.
(2)将一个单摆移送到不同的星球表面时，周期会发生变化吗？
答案　可能会.单摆的周期与所在地的重力加速度g有关，不同星球表面的重力加速度可能不同.
例3　如图4所示，三根细线在O点处打结，A、B端固定在同一水平面上相距为l的两点上，使△AOB成直角三角形，∠BAO＝30°，已知OC线长也是l，下端C点系着一个小球(半径可忽略)，下列说法正确的是(以下皆指小角度摆动，重力加速度为g)A.让小球在纸面内振动，周期T＝2πB.让小球在垂直纸面内振动，周期T＝2πC.让小球在纸面内振动，周期T＝2πD.让小球在垂直纸面内振动，周期T＝2π
命题角度1　单摆周期公式的应用
解析　让小球在纸面内振动，在偏角很小时，单摆做简谐运动，摆长为l，
针对训练　(多选)(2019·吉林白城市洮南十中月考)甲、乙两个单摆的振动图像如图5所示，根据振动图像可以判定A.若甲、乙两单摆在同一地点摆动，甲、 乙两单摆摆长之比是9∶4B.甲、乙两单摆振动的频率之比是3∶2C.甲、乙两单摆振动的周期之比是2∶3D.若甲、乙两单摆在不同地点摆动，但摆长相同，则甲、乙两单摆所在 地点的重力加速度之比为9∶4
若甲、乙在同一地点，则重力加速度相同，
命题角度2　单摆模型的拓展
例4　如图6所示，MN为半径较大的光滑圆弧的一部分，把小球A放在MN的圆心处，再把另一个小球B放在MN上离最低点C很近的B处(弧BC所对圆心角小于5°)，今使两小球同时释放，则A.球A先到达C点B.球B先到达C点C.两球同时到达C点D.无法确定哪个球先到达C点