云南省峨山彝族自治县高中物理 第十一章 机械振动 11.4 单摆课件 新人教版选修34.ppt

第四节单摆 1 知道什么是单摆 了解单摆运动的特点 2 通过实验 探究单摆的周期与摆长的关系 3 知道单摆的周期与摆长 重力加速度的关系 会用单摆测定重力加速度 学习目标 1 单摆的理想化条件 1 质量关系 细线质量与 相比可以忽略 2 线度关系 小球的 与线的长度相比可以忽略 3 力的关系 空气等对小球的 与小球重力和线的拉力相比可以忽略 单摆是实际摆的 实验中为满足上述条件 我们尽量选择 的球和尽量细的线 小球质量 直径 阻力 体积小 理想化模型 质量大 知识梳理 2 单摆的回复力 1 回复力来源 摆球的重力沿 的分力是使摆球沿圆弧振动的回复力 2 回复力大小 若摆球质量为m 摆长为l 偏离平衡位置的位移为x 在偏角很小时 单摆的回复力为 3 回复力的特点 在偏角很小时 单摆所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成 方向总指向 即 圆弧切向 正比 f kx 平衡位置 3 单摆的周期 1 实验表明 单摆振动的周期与摆球 无关 在振幅较小时与 无关 但与摆长有关 摆长 周期也越大 2 周期公式 荷兰物理学家 发现单摆的周期t与摆长l的二次方根成 与重力加速度g的二次方根成 他确定了计算单摆周期的公式为 质量 惠更斯 正比 振幅 越长 反比 摆长l 周期t 1 作为一个理想化模型 应该怎样认识单摆的摆线和小球 解答 摆线是没有弹性 没有质量的细绳 小球直径与线的长度相比可以忽略 小球摆动时空气等阻力可以忽略 2 单摆的周期跟哪些因素有关 解答 单摆的周期跟摆长以及所在地的重力加速度有关 3 探究单摆周期与摆长关系实验中 测量周期的始末计时位置是选摆球的最高点还是最低点 解答 最低点 主题1 单摆的动力学分析情景 某同学想研究单摆的运动 他把摆球拉到某一位置然后释放 发现小球总在关于最低点对称的圆弧上振动 并且越靠近最低点运动得越快 如图甲所示 他马上想到了刚刚学过的弹簧振子的简谐运动 问题 1 单摆沿圆弧运动的向心力由哪些力来提供 2 单摆往复运动的回复力由哪几个力来提供 3 阅读课本相关内容 思考单摆做简谐运动的条件 甲 解答 1 圆周运动的向心力是指向圆心的 如图乙所示 当摆球运动到p点时受到重力g和细线的拉力f 的作用 将重力g沿切线和细线两方向分解为f和g1 沿细线方向 fn f g1 f gcos 它的作用是改变摆球的运动方向 提供摆球做圆周运动的向心力 2 小球静止在o点时 悬线竖直 悬线的拉力和小球的重力平衡 这个位置即为单摆的平衡位置 当摆球运动到p点时 将重力g沿切线和细线两方向分解 切线方向f gsin 它的作用是改变摆球速度的大小 使小球回到平衡位置 即为摆球提供做振动的回复力 主题2 单摆的周期公式及其应用问题 1 探究单摆周期与摆长的关系 的实验主要采用了哪种实验方法 2 为减小误差 实验中测周期和摆长时都要取平均值 二者取平均值的方法有何不同 3 王红同学学习了单摆周期公式后 想把奶奶家墙上越走越慢的老式 挂钟 调准 她该怎么做 4 某校科技小组利用单摆周期公式测当地重力加速度 发现测出的结果比上网查到的结果总是偏大 请讨论后分析可能的原因 解答 1 控制变量法 2 测周期要用 累积法 一次测量几十次全振动的时间 然后计算周期 测摆长是多次测量后取平均值 3 老式 挂钟 越走越慢是因为 挂钟 的周期比标准时钟的周期大 应把钟摆下面的小螺母适当上调 通过减小摆长来调小周期 4 可能的原因有两个 一是把摆线长度加上小球的直径当作了摆长 二是测周期记录全振动次数时多数了开始计时的一次 1 考查单摆的回复力 单摆振动的回复力是 a 摆球所受的重力b 摆球重力在垂直悬线方向上的分力c 悬线对摆球的拉力d 摆球所受重力和悬线对摆球拉力的合力 解析 单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向的分力 重力的另一个分力与细线的拉力的合力提供摆球的向心力 b c 4 考查单摆的振动图象 图示为在同一地点的a b两个单摆做简谐运动的图象 其中实线表示a的运动图象 虚线表示b的运动图象 以下关于这两个单摆的判断中正确的是 a 这两个单摆的摆球质量一定相等b 这两个单摆的摆长一定不同c 这两个单