11.4单摆.doc

扬中市第二高级中学2014-2015学年度高二物理导学案11.4 单摆【学习目标】1知道什么是单摆，了解单摆的运动特点。 2知道在摆角很小时单摆做简谐运动。【学习重点】1了解单摆的构成。2单摆的周期公式。3知道单摆的回复力的形成。【学习难点】1单摆振动的周期与什么有关。2单摆振动的回复力是由什么力提供的，单摆做简谐运动的条件。【自主学习导航】一、单摆及单摆的运动1组成：由细线和_ _组成。2理想化模型(1)细线的质量和小球相比_ _。(2)小球的直径与线的长度相比_ _。3摆动特点：x-t图线是一条正弦曲线，说明单摆的运动是_ _。4单摆的回复力(1)回复力的来源：摆球的重力沿_方向的分力。(2)回复力的特点：在偏角很小时,摆球所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成_，方向总指向_，即F=_。从回复力特点可以判断单摆做简谐运动。二、单摆的周期1定性探究单摆的振幅、质量、摆长对周期的影响(1)探究方法：_ _法。(2)实验结论单摆振动的周期与摆球的质量_ _。振幅较小时，周期与振幅_ _。摆长越长，周期_ _；摆长越短，周期_ _。2定量探究单摆的周期与摆长的关系(1)周期的测量：用停表测出单摆N(3050)次全振动的时间t，利用T=计算周期。(2)摆长的测量：用刻度尺测出细线长度L0，用游标卡尺测出小球直径D，利用L=L0+求出摆长。(3)数据处理：改变摆长,测量不同摆长及对应周期，作出T-L、T-L2或T- 图像，得出结论。(4)秒表（停表）的读数分两部分，读数等于内侧分针的读数与外侧秒针的读数之和（不估读）小圈内表示分，每小格表示0.5分钟；大圈内表示秒，最小刻度为0.1秒。当分针在前0.5分内时，秒针在030秒内读数；当分针在后0.5分内时，秒针在3060秒内读数。3周期公式(1)公式的提出：周期公式是荷兰物理学家_ _首先提出的。(2)公式：T=_ _，即T与摆长L的二次方根成_ _，与重力加速度g的二次方根成_ _。【典型例题精析】1关于单摆的说法，正确的是 ( )A单摆摆球从平衡位置运动到正的最大位移处时的位移为A(A为振幅)，从正的最大位移处运动到平衡位置时的位移为-AB单摆摆球的回复力等于摆球所受的合外力C单摆摆球的回复力是摆球重力沿运动轨迹切线方向的分力D单摆摆球经过平衡位置时合外力为零2一单摆做小角度摆动，其振动图像如图所示，以下说法正确的是( )At1时刻摆球速度最大，摆球的回复力最大Bt2时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最小Ct3时刻摆球速度为零，摆球的回复力最小Dt4时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大3在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，用摆长L和周期T计算重力加速度的公式是g= 。若已知摆球直径为2.00cm，让刻度尺的零点对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如图甲所示，则单摆摆长是 m。若测定了40次全振动的时间如图乙中秒表所示，则秒表读数是 s，单摆摆动周期是 。为了提高测量精度，需多次改变L值，并测得相应的T值。现将测得的六组数据标示在以L为横坐标，以T2为纵坐标的坐标系上，即图中用“ ”表示的点，则：(1)单摆做简谐运动应满足的条件是 。(2)试根据图中给出的数据点作出T2和L的关系图线，根据图线可求出g=m/s2。(结果取两位有效数字)【课堂达标检测】1关于单摆，下列说法中正确的是 ( )A摆球受到的回复力方向总是指向平衡位置B摆球受到的回复力是它的合力C摆球经过平衡位置时，所受的合力为零D摆角很小时，摆球受的合力的大小跟摆球对平衡位置的位移大小成正比2如图为一单摆的振动图像，则 ( )At1和t3时刻摆线的拉力等大Bt2和t3时刻摆球速度相等Ct3时刻摆球速度正在减小Dt4时刻回复力正在减小3将秒摆的周期变为4s，下面哪些措施是正确的 ( )A只将摆球质量变为原来的 B只将振幅变为原来的2倍C只将摆长变为原来的4倍 D只将摆长变为原来的16倍4(1)在用单摆测定重力加速度的实验中，应选用的器材为。A1m长的细线 B1m长的粗线C10cm长的细线 D泡沫塑料小球E小铁球 F秒表G时钟 H厘米刻度尺I毫米刻度尺 J游标卡尺(2)在该实验中，单摆的摆角应 ，从摆球经过 开始计时，测出n次全振动的时间为t，用毫米刻度尺测出摆线长为L，如图用游标卡尺测出摆球的直径为d= cm。用上述物理量的符号写出测出的重力加速度的一般表达式为g= 。【课后巩固练习】1关于单摆摆球在运动过程中的受力，下列结论正确的是( )A摆球受重力、摆线的张力、回复力、向心力作用B摆球的回复力最大时，向心力为零；回复力为零时，向心力最大C摆球的回复力最大时，摆线中的张力大小比摆球的重力大D摆球的向心力最大时，摆球的加速度方向沿摆球的运动方向2一个单摆的摆球运动到最大位置时，正好遇到空中竖直下落的雨滴，雨滴均匀附着在摆球的表面，下列说法正确的是( )A摆球经过平衡位置时速度要增大，周期也增大，振幅也增大B摆球经过平衡位置时速度没有变化，周期减小，振幅也减小C摆球经过平衡位置时速度没有变化，周期也不变，振幅要增大D摆球经过平衡位置时速度要增大，周期不变，振幅要增大3图为甲、乙两单摆的振动图像，则( )A若甲、乙两单摆在同一地点摆动，则甲、乙两单摆的摆长之比L甲L乙=21B若甲、乙两单摆在同一地点摆动，则甲、乙两单摆的摆长之比L甲L乙=41C若甲、乙两摆摆长相同，且在不同的星球上摆动，则甲、乙两摆所在星球的重力加速度之比g甲g乙=41D若甲、乙两摆摆长相同，且在不同的星球上摆动，则甲、乙两摆所在星球的重力加速度之比g甲g乙=144在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，有人提出以下几点建议，其中对提高测量结果精确度不利的是( )A适当加长摆线B质量相同、体积不同的摆球,应选用体积较小的C摆球偏离平衡位置的角度不能太大D当摆球经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期5某实验小组在进行“用单摆测定重力加速度”的实验中，已知单摆在摆动过程中的摆角小于5；在测量单摆的周期时，从摆球运动到最低点开始计时且记数为1，到第n次经过最低点所用的时间为t；在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长(从悬点到摆球的最上端)为L，再用螺旋测微器测得摆球的直径为d(读数如图所示)。(1)该单摆在摆动过程中的周期为 。(2)用上述物理量的符号写出求重力加速度的一般表达式g= 。(3)从图