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课件网) 鲁科2019 第3节 单 摆 高中物理选择性必修一 第2章 机械振动 来回摆动的钟摆 往复摆荡的秋千 生活中的摆动现象 钟摆、秋千的运动都属于机械振动。这样的运动模型可以将其简化为一根细线上端固定，下端系一个小球的物理模型。 01 单摆的振动 把一根不能伸长的细线上端固定，下端拴一个小球，如果忽略线的质量和球的大小，则这样的装置就称为单摆。 θ 摆长 L 平衡位置 摆角 单摆是一种理想模型。 单摆的振动是不是简谐运动呢？ 摆动过程只有重力做功，机械能守恒。 回复力大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反的运动称简谐运动。 知 识 回 顾 对摆球受力分析 O 当摆球静止于点 O时，球所受重力(G)和线对球的拉力(T)彼此平衡。 G T 把球拉离点O由静止释放，球沿着以位置O为中心的一段圆弧BC做往复运动，点O是单摆振动的平衡位置。 当球沿圆弧运动到某点P时，球所受拉力T与重力G在摆线方向上的分力F′的合力提供向心力，不影响球运动的速度大小；重力沿圆弧切线方向的分力F则会改变球沿圆弧运动的速度大小。 当球处于平衡位置右侧时，F指向左方；当球处于平衡位置左侧时，F指向右方。可见，重力沿圆弧切向的分力F提供了使球沿圆弧振动的回复力。 点一点播动画 单摆回复力的方向与位移方向相反。 单摆回复力大小与位移的关系 单摆的回复力： 当摆角θ很小时： 单摆回复力的方向与位移方向相反。 单摆的回复力表示为： G与l为定值 令G/l为k 表明:在摆角很小的情况下，单摆所受回复力大小与摆球位移大小成正比，方向与摆球位移方向相反。即：在摆角很小的情况下，单摆的振动可近似视为简谐运动。 习题练习 例1、（多选）关于单摆做简谐运动，下列说法正确的是( ) BD A、经过平衡位置时所受的合力为 0 B、经过平衡位置时所受的回复力为 0 C、回复力是重力和摆线拉力的合力 D、回复力是重力沿圆弧切线方向的分力 例2．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、摆线的张力、回复力、向心力作用 B．摆球受的回复力最大时，向心力为零；回复力为零时，向心力最大 C．摆球受的回复力最大时，摆线中的张力大小比摆球的重力大 D. 摆球受的向心力最大时，摆球的加速度方向沿摆球的运动方向 习题练习 B 单摆的振动图像 单摆的周期与什么因素有关呢？ 摆球质量？ 绳长？ 振幅？ 重力加速度？ 单摆的周期 探究影响单摆振动周期的因素 1、取两个摆长和摆球质量都相等的单摆，将两摆球拉离平衡位置，其中一个摆球拉到摆角约 4°处，另一个摆球拉到摆角约 2°处，皆由静止释放。比较两个单摆的周期，探究周期与振幅的关系。 2、取两个摆长相等、摆球质量不等的单摆，将两摆球拉至相同的摆角，由静止释放。比较两个单摆的周期，探究周期与摆球质量的关系 3、取两个摆长不等、摆球质量相等的单摆，将两摆球拉至相同的摆角，由静止释放。比较两个单摆的周期，探究周期与摆长的关系。 探究影响单摆振动周期的因素 探究影响单摆振动周期的因素 1、取两个摆长和摆球质量都相等的单摆，将两摆球拉离平衡位置，其中一个摆球拉到摆角约 4°处，另一个摆球拉到摆角约 2°处，皆由静止释放。比较两个单摆的周期，探究周期与振幅的关系。 2、取两个摆长相等、摆球质量不等的单摆，将两摆球拉至相同的摆角，由静止释放。比较两个单摆的周期，探究周期与摆球质量的关系 3、取两个摆长不等、摆球质量相等的单摆，将两摆球拉至相同的摆角，由静止释放。比较两个单摆的周期，探究周期与摆长的关系。 结论二： 单摆振动周期与摆球质量无关 结论三： 单摆振动周期与摆长有关 结论一： 单摆振动周期与振幅无关 摆长越长，周期越大。 02 单摆的周期 进一步研究表 ... ...
