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课件网) 第二章 机械振动 §2.4 单摆 人教版 高中物理选择性必修一 目录 单摆的回复力 02 单摆的周期 03 单摆的应用 04 单摆 01 巩固练习 05 如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（图象）是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。 物体的振动图象是正弦或余弦曲线 判断简谐运动的方法： 物体受到的回复力满足： 什么是简谐运动 上节回顾 几个物理量之间的变化关系： x F a v Ek Ep 新课引入 单摆 摆长：悬点到球心的距离 L=L0+R球 构成：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θ。 摆 角 θ 摆球质量m 摆长 L=L0+R球 摆线长 L0 思考：什么是单摆 悬点 单摆是实际摆的理想化模型。 定义：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L=L0 固定 细线： 摆球： 体积小，质量大 单摆特点 θ 谁能看作单摆 我才能！ 铁球 （1） 橡皮筋 粗麻绳 铁球 （2） 大木球 （3） 乒乓球 细绳 （4） 细绳 铁球 （5） 细绳 （6） 铁球 (5) (6) 细绳 跟踪训练１ 方法一：根据回复力的规律F=-kx 判断 方法二：根据物体的振动图像 判断 思考2 如何若判断单摆振动是不是简谐运动？用什么方法判断？ 单摆的回复力 F F B A O 方向： 沿切线指向平衡位置 P θ T G G2 G1 重力沿切线的分力提供回复力 回复力大小： 向心力大小： 方向： 沿半径指向悬点 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 单摆的回复力 (1)任意位置 (2)平衡位置 摆球经过平衡位置时，G2＝G，G1＝0，此时F应大于G，F－G提供向心力， 因此，在平衡位置，回复力F回＝0，与G1＝0相符． (3)单摆的简谐运动 在θ很小时(理论值为＜5°)， G1＝ ＝ ， G1方向与摆球位移方向相反，所以有回复力F回＝ 因此，在摆角θ很小时，单摆做简谐运动． 单摆的回复力 跟踪训练2 摆角θ 正弦值 弧度值 1° 0.01754 0.01745 2° 0.03490 0.03491 3° 0.05234 0.05236 4° 0.06976 0.06981 5° 0.08716 0.08727 6° 0.10453 0.10472 7° 0.12187 0.12217 8° 0.13917 0.13963 在摆角小于5度的条件下：Sinθ≈θ（弧度值） 单摆的回复力 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 单摆的回复力 (1)所谓平衡位置，是指摆球静止时，摆线拉力与小球所受重力平衡的位置，并不是指摆动过程中的受力平衡位置．实际上，在摆动过程中，摆球受力不可能平衡． (2)回复力是由摆球受到的重力沿圆弧切线方向的分力 提供的，不可误认为回复力是重力G与摆线拉力T的合力． 对于单摆的两点说明 单摆的回复力 单摆的受力特点 (1)单摆振动的回复力为摆球重力沿圆弧切线方向的分力，回复力不是摆球所受的合外力．当摆球摆至平衡位置时，回复力等于零，合外力提供向心力． (2)单摆的运动不一定是简谐运动，只有在摆角较小的情况下才能看成简谐运动，理论上一般θ角不超过5°，但在实验中，摆角很小时单摆运动的细节不易观察清楚，带来的测量误差反而会增大，因此实验中一般θ角不超过10°. 一般规律1 单摆的回复力 单摆的运动特点： (1)摆线以悬点为圆心做变速圆周运动，因此在运动过程中只要速度v≠0，半径方向都受向心力． (2)摆线同时以平衡位置为中心做往复运动，因此在运动过程中只要不在平衡位置，轨迹的切线方向都受回复力． 一般规律2 单摆的回复力 总结 1、回复力的来源 摆球的重力沿圆弧切线方向的分力。 2、回复力的特点 在偏角很 ... ...
