2014高考物理一轮复习总教案122 单摆振动中的能量 2页

第2课 ‎ 单摆、振动中的能量 知识简析 一、单摆 ‎1、单摆：在细线的一端挂上一个小球，另一端固定在悬点上，如果线的伸缩和质量可以忽略，球的直径比线长短得多，这样的装置叫做单摆．‎ 这是一种理想化的模型，一般情况下细线（杆）下接一个小球的装置都可作为单摆．[来源:学&科&网]‎ ‎2、单摆振动可看做简谐运动的条件是：在同一竖直面内摆动,摆角θ＜100． ‎ ‎3、单摆振动的回复力：是重力的切向分力，不能说成是重力和拉力的合力。在平衡位置振子所受回复力是零，但合力是向心力，指向悬点，不为零。‎ ‎4、单摆的周期：当 l、g一定，则周期为定值 T=2π，与小球是否运动无关．与摆球质量m、振幅A都无关。其中摆长l指悬点到小球重心的距离，重力加速度为单摆所在处的测量值。要区分摆长和摆线长。‎ ‎5、小球在光滑圆弧上的往复滚动和单摆完全等同。只要摆角足够小，这个振动就是简谐运动。这时周期公式中的l应该是圆弧半径R和小球半径r的差。‎ ‎6、秒摆：周期为2s的单摆．其摆长约为lm.[来源:1ZXXK]‎ 二、振动的能量 ‎1、对于给定的振动系统，振动的动能由振动的速度决定，振动的势能由振动的位移决定，振动的能量就是振动系统在某个状态下的动能和势能的总和．‎ ‎2、振动系统的机械能大小由振幅大小决定，同一系统振幅越大，机械能就越大．若无能量损失，简谐运动过程中机械能守恒，做等幅振动．‎ ‎3、阻尼振动与无阻尼振动 ‎（1)振幅逐渐减小的振动叫做阻尼振动．‎ ‎（2)振幅不变的振动为等幅振动，也叫做无阻尼振动．‎ 注意：等幅振动、阻尼振动是从振幅是否变化的角度来区分的，等幅振动不一定不受阻力作用．[来源:学*科*网Z*X*X*K]‎ ‎4.受迫振动 ‎（1)振动系统在周期性驱动力作用下的振动叫做受迫振动．‎ ‎（2)受迫振动稳定时，系统振动的频率等于驱动力的频率，跟系统的固有频率无关．‎ ‎5.共振 ‎（1)当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，物体的振幅最大的现象叫做共振．‎ ‎ (2）条件：驱动力的频率等于振动系统的固有频率．‎ ‎（3)共振曲线．如图所示．‎ 规律方法1、单摆的等效问题 ‎①等效摆长：如图所示，当小球垂直纸面方向运动时，摆长为CO．‎ ‎②等效重力加速度：当单摆在某装置内向上运动加速度为a时，T＝2π；当向上减速时T=2π，影响回复力的等效加速度可以这样求，摆球在平衡位置静止时，摆线的张力T与摆球质量的比值．‎ ‎2、摆钟问题 单摆的一个重要应用就是利用单摆振动的等时性制成摆钟。在计算摆钟类的问题时，利用以下方法比较简单：在一定时间内，摆钟走过的格子数n与频率f成正比（n可以是分钟数，也可以是秒数、小时数……），再由频率公式可以得到：‎ ‎3、单摆的综合应用 ‎[来源:1]‎