高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册4 单摆示范课ppt课件

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什么样的运动叫简谐运动？
如果物体的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像（x-t 图像）是一条正弦曲线，这样的振动是一种简谐运动。
简谐运动另一种表述：物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力作用下的振动，叫简谐运动。
小球、秋千、钟摆的摆动是否为简谐运动呢？
一.单摆------理想化模型
1.单摆：如果细线的长度不可改变，细线的质量与小球相比可以忽略，球的直径与线的长度相比也可以忽略，这样的装置就叫作单摆。
2.特点：理想化模型①绳子不可伸缩、质量可以忽略不计②绳长比物体的直径大很多③物体可以看做质点④空气等阻力忽略不计
二.用什么方法探究单摆的振动是否为简谐运动？
方法一：分析单摆位移与时间的关系是否满足正弦关系方法二：分析单摆的回复力，看其与位移是否成正比并且方向相反
方法一：分析单摆位移与时间的关系是否满足正弦关系
墨摆在竖直平面内摆动时喷出的墨迹图像满足正弦函数
单摆位移与时间的关系满足正弦关系
方法二：分析单摆的回复力，看其与位移是否成正比并且方向相反
单摆摆长为 l、摆球质量为 m。将摆球拉 离平衡位置 O 后释放，摆球沿圆弧做往复运动。
近似处理：1.如果角 θ 很小，用弧度表示的 θ 与它的正弦 sinθ近似相等2.圆弧看成直线，即弧长p=x
结论：单摆在摆角很小（摆角小于5°）的情况下做简谐运动
三.单摆的周期-----单摆周期与哪些因素有关
猜想：单摆的周期可能与摆长、摆球质量、振幅有关
为了研究单摆周期与什么因素有关，我们采取控制变量法
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
单摆周期与摆长之间有什么定量的关系呢？
荷兰物理学家惠更斯确定了计算单摆周期的公式
四.拓展-----等效摆
四.拓展-----等效重力加速度
单摆一端系于倾角为θ的光滑斜面上，产生回复力的是mgsinθ的切向分力，
等效重力加速度为g`=gsinθ
一.单摆------理想化模型 弹簧振子---理想化模型二.单摆的回复力三.单摆的周期
例1：在如图所示的装置中，可视为单摆的是(　　 )
例2：关于单摆，下列说法中正确的是(　 　) A．摆球运动的回复力是摆线张力和重力的合力 B．摆球在运动过程中经过轨迹上的同一点时，加速度相等 C．摆球经过平衡位置时，所受的合力为零 D．摆球经过平衡位置时，加速度为零
例3：一单摆做小角度摆动，其振动图像如图所示，以下说法正确的是（ ）
例4：如图甲所示，一单摆做小角度摆动，从某次摆球由左向右通过平衡位置时开始计时，相对平衡位置的位移x随时间t变化的图像如图乙所示。不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2。对于这个单摆的振动过程，下列说法正确的是(　 　)
A．单摆的摆长约为1.0 mB．单摆的位移x随时间t变化的关系式为x＝8sin(πt)cmC．从t＝0.5 s到t＝1.0 s的过程中，摆球的重力势能逐渐增大D．从t＝1.0 s到t＝1.5 s的过程中，摆球所受回复力逐渐减小