高中物理單擺第1頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四物體在豎直平面內(nèi)的機(jī)械振動(dòng)；

物體通過細(xì)繩或細(xì)桿繞一固定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)；

細(xì)繩或細(xì)桿有質(zhì)量，被懸掛的物體有一定的體積。細(xì)繩懸點(diǎn)固定，忽略細(xì)繩的質(zhì)量和伸縮，繩長(zhǎng)比被懸掛小球的直徑大的多。理想化第2頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四一認(rèn)識(shí)單擺單擺單擺是對(duì)現(xiàn)實(shí)擺的一種抽象，是一種理想化的物理模型兩個(gè)忽略：1.忽略懸掛小球的細(xì)繩的伸縮和質(zhì)量;2.線長(zhǎng)又比球的直徑大得多,忽略小球的體積,即可將之視為一質(zhì)點(diǎn).第3頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四擺長(zhǎng)L=L0+R擺線長(zhǎng)L0單擺的結(jié)構(gòu)θ擺角第4頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四二單擺的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)思考：1.單擺為什么會(huì)振動(dòng)？2.哪個(gè)力提供了單擺機(jī)械振動(dòng)的回復(fù)力？3.這個(gè)力與單擺偏離平衡位置的位移有何關(guān)系？4.單擺做的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)嗎？第5頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四單擺受到重力和拉力單擺靜止不動(dòng)時(shí)，擺球所受重力與拉力平衡；單擺被拉離平衡位置釋放時(shí)，擺球所受重力和懸線拉力不再平衡重力沿運(yùn)動(dòng)方向的分力是擺球機(jī)械振動(dòng)的回復(fù)力懸線拉力與重力沿?cái)[線方向的分力的合力提供小球作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力第6頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四擺線與豎直方向的夾角為θ時(shí)，單擺振動(dòng)的回復(fù)力為

F=mgsinθ當(dāng)θ很小時(shí),弧AO、弦AO、垂線段AB近似相等由此得回復(fù)力的大小與偏離平衡位置的位移大小的關(guān)系為θ很小時(shí)（θ≤10°）單擺的運(yùn)動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)而回復(fù)力的方向與位移的方向相反OABO1第7頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四三單擺的周期擺角θ很小時(shí)，單擺做的是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，單擺的周期與什么因數(shù)相關(guān)呢？擺球質(zhì)量相同，擺角相同，觀察周期T與擺長(zhǎng)l的關(guān)系？擺球質(zhì)量相同，擺長(zhǎng)l相同，觀察周期T與擺角的關(guān)系？擺長(zhǎng)l相同，擺角相同，觀察周期T與擺球質(zhì)量的關(guān)系？實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法第8頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四在同一個(gè)地方，單擺周期T與擺球質(zhì)量和擺動(dòng)的幅度無關(guān)，僅與擺長(zhǎng)l有關(guān)系，且擺長(zhǎng)越長(zhǎng)，周期越大荷蘭物理學(xué)家惠更斯（1629---1695）通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步找到：

單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期跟擺長(zhǎng)的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比，跟振幅、擺球的質(zhì)量無關(guān)．實(shí)驗(yàn)結(jié)論單擺的周期公式：第9頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四四單擺的應(yīng)用應(yīng)用一：計(jì)時(shí)器（應(yīng)用單擺的等時(shí)性）惠更斯在1656年首先利用擺的等時(shí)性發(fā)明了帶擺的計(jì)時(shí)器（1657年獲得專利權(quán)）應(yīng)用二：測(cè)量重力加速度（應(yīng)用周期公式）第10頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四小結(jié)：1.單擺：理想化的物理模型．在細(xì)線的一端拴上一個(gè)小球，另一端固定在懸點(diǎn)上，如果線的伸縮和質(zhì)量可以忽略不計(jì)，擺線長(zhǎng)比小球直徑大得多，這樣的裝置叫單擺．3.單擺的周期公式：?jiǎn)螖[做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期跟擺長(zhǎng)的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比，跟振幅、擺球的質(zhì)量無關(guān)．單擺的周期公式：2.單擺做簡(jiǎn)諧的條件：在擺角很小的情況下()，單擺所受回復(fù)力跟位移成正比且方向相反，單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)．第11頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四練習(xí)：1.下列哪些材料能做成單擺:A.長(zhǎng)為1米的細(xì)線B.長(zhǎng)為1米的細(xì)鐵絲C.長(zhǎng)為1米的橡皮條D.長(zhǎng)為0.2米的細(xì)絲線E.直徑為5厘米的鋼球F.直徑為5厘米的泡沫塑料球G.直徑為1厘米的鋼球H.直徑為1厘米的塑料球AG2.單擺作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)的回復(fù)力是：A.擺球的重力B.擺球重力沿圓弧切線的分力C.擺線的拉力D.擺球重力與擺線拉力的合力B第12頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四3.單擺的振動(dòng)周期在發(fā)生下述哪些情況中增大:A.增大擺球的質(zhì)量B.增大擺長(zhǎng)C.單擺由地球表面移到月球表面D.增大振幅BCC4.由單擺作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期公式可知:A.擺長(zhǎng)無限減小,可以使振動(dòng)周期接近于零B.在月球表面的單擺周期一定比地球表面的單擺的周期長(zhǎng)C.單擺的振動(dòng)周期與擺球的質(zhì)量無關(guān)D.單擺的振動(dòng)周期與擺角無關(guān),所以擺角可以是300

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