【物理】2023-2024学年鲁科版(2019)选择性必修第一册 单摆同步课件
30页1、第第 2 2章章 机械振动机械振动2.3 单摆判定物体是否做简谐运动回复力:F=-kx振动图像:正弦(或余弦)曲线在生活中常看到的一些小幅摆动,可近视为做简谐运动,如摆钟的小幅摆动。这种摆动为何可视为简谐运动?知识回顾问题导入单摆模型把一根不能伸长的细线上端固定,下端拴一个小球,线的_和球的_可忽略不计,这种装置称为单摆。单摆的构成:摆线 摆球摆球摆线单摆的常用描述:平衡位置 摆长 摆角摆角平衡位置摆长单摆是一种理想化模型。质量大小思考与讨论判断5幅图中的摆动模型能否看成单摆?若不能,请说明原因。均不能看成单摆。题图(a)(d)摆动过程中摆长会发生变化,题图(b)空气阻力不能忽略,题图(c)球的直径与绳的长度相比不能忽略,题图(e)绳的质量与小球相比不能忽略。观察与思考太空中的单摆为何不摆动?单摆的回复力当摆球静止于点O时,球所受重力和线对球的拉力彼此平衡。GTO(1)回复力的来源把球拉离点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。单摆的回复力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
2、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。回复力的来源:摆球的重力沿圆弧切线方向的_。分力(2)回复力的特点单摆的回复力:F=mgsinF的方向与x的方向始终相反。单摆的回复力F=-kx在摆角很小的情况下(通常T2T3T4B.T4T1T3T1T3T2D.T1T2T3T4总结提升对l、g的理解(1)公式中l是摆长,即悬点到摆球球心的距离。垂直纸面方向摆动时,其等效摆长等于甲摆的摆长;乙在纸面内小角度摆动时,等效摆长等于丙摆的摆长。等效摆长:(a)图中,甲、乙在垂直纸面方向上摆动起来效果是相同的,甲摆的等效摆长为lsin,其周期 。(b)图中,乙在总结提升(2)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。等效重力加速度:一般情况下,公式中g的值等于摆球静止在平衡位置时,摆线的拉力与摆球质量的比值。练习6.周期是2s的单摆叫秒摆,秒摆的摆长是多少?把一个地球上的秒摆拿到月球上去,它在月球上做50次全振动要用多少时间?已知地球表面的重力加速度为9.8m/s2,月球上的自由落体加速度为1.6m/s2,2取9.8。单摆一单摆的振动单摆的模型构成描述理想化模型摆线、摆球平衡位置、摆长、摆角单摆的回复力来源特点重力沿圆弧切线方向的分力摆角小于5时,F=-kx振动图图像正弦(或余弦)曲线二单摆的周期与振幅无关与摆球质量无关摆长越长,周期越大摆钟简谐运动
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