学粤教版选修34 1.4 探究单摆的振动周期 课件（2）（25张）.ppt

第四节探究单摆的振荡周期 1 理解单摆周期公式 2 会用单摆周期公式计算重力加速度3 知道用单摆测定重力加速度的实验方法 学习重点及目标 知识回顾 振幅 质量 摆长 重力加速度 1 实验 单摆摆动的周期与哪些因素有关呢 一 单摆的周期 单摆的周期 实验方法 控制变量法 振幅 质量 摆长 重力加速度 单摆摆动的周期与哪些因素有关呢 单摆周期 实验1 周期是否与振幅有关 结论 单摆的振动周期与其振幅无关 等时性 摆长相同 质量相同 振幅不同 实验2 周期与摆球的质量是否有关 摆长相同 振幅相同 质量不同 结论 单摆振动周期和摆球质量无关 实验3 周期与摆球的摆长是否有关 质量相同 振幅相同 摆长不同 结论 单摆振动周期和摆长有关 摆长和质量相同 振幅不同 周期相同 摆长和振幅相同 质量不同 周期相同 周期不同 振幅和质量相同 摆长不同 单摆振动周期与小球质量 振幅无关 与摆长有关 摆长越长 周期越长 实验结论 实验现象 在重力加速度g不变时 周期公式 摆角很小的情况下 单摆做简谐运动的振动周期跟摆长的平方根成正比 跟重力加速度的平方根成反比 与振幅 摆球质量无关 国际单位 秒 s 2 单摆周期公式 单摆周期公式的理解 1 单摆周期与摆长和重力加速度有关 与振幅和质量无关 g为当地重力加速度 2 摆长 重力加速度都一定时 周期和频率也一定 通常称为单摆的固有周期和固有频率 1 对单摆的振动 以下说法中正确的是 a 单摆摆动时 摆球受到的向心力大小处处相等b 单摆运动的回复力是摆球所受合力c 摆球经过平衡位置时所受回复力为零d 摆球经过平衡位置时所受合外力为零 课堂练习 c 2 由单摆作简谐运动的周期公式 可知 a 摆长无限减小 可以使振动周期接近于零b 同一单摆在月球表面的摆动周期一定比地球表面的周期长c 单摆的振动周期与摆球的质量无关d 单摆的振动周期与摆角无关 所以摆角可以是300 bc 课堂练习 二 单摆的应用 实验测量重力加速度 思考 重力加速度与纬度有什么关系呢 自主学习 阅读书中14页 15页 关于应用单摆测定重力加速度的实验研究 知道应用单摆测定重力加速度的实验目的 实验原理 实验步骤 实验目的 1 用单摆测定当地的重力加速度 2 会使用秒表 实验原理 当单摆摆角很小 小于10 时 可看作简谐运动 其固有周期为 由公式可得 故只要测定摆长l和单摆的周期t 即可算出重力加速度g 长约1米的 不可伸缩的 细线 小铁球 铁架台 连铁夹 米尺 游标卡尺 秒表 实验仪器 实验步骤 1 在细线的一端打一个比小球上的孔径稍大些的结 将细线穿过球上的小孔 制成一个单摆 2 将铁夹固定在铁架台的上端 铁架台放在实验桌边 使铁夹伸到桌面以外 把做好的单摆固定在铁夹上 使摆球自由下垂 3 测量单摆的摆长l 用米尺测出悬点到球心间的距离 或用游标卡尺测出摆球直径2r 再用米尺测出从悬点至小球上端的悬线长l 则摆长l l r 4 把单摆从平衡位置拉开一个小角度 不大于10 使单摆在竖直平面内摆动 用秒表测量单摆完成全振动30至50次所用的时间 求出完成一次全振动所用的平均时间 这就是单摆的周期t 6 变更摆长重做两次 并求出三次所得的g的平均值 注意事项 1 选择材料时应选择细 轻又不易伸长的线 长度一般在1m左右 小球应选用密度较大的金属球 直径应较小 最好不超过2cm 2 单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上 应夹紧在铁夹中 以免摆动时发生摆线下滑 摆长改变的现象 3 注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过10 可通过估算振幅的办法掌握 4 摆球摆动时 要使之保持在同一个竖直平面内 不要形成圆锥摆 5 计算单摆的振动次数时 应以摆球通过最低位置时开始计时 以后摆球从同一方向通过最低位置时 进行计数 且在数 零 的同时按下秒表 开始计时计数 数据处理方法 1 列表法 2 图象法 t2 l 例1 某同学在用单摆测定重力加速度的实验中 测出几组周期t和摆长l值后 在t2 l图象中描绘出了相应的点 如图所示 试在图中继续完成t2 l图象 由该图象计算重力加速度的公式是 简要说明公式中各物理量的意义 图线的斜率所表示的物理意义 当地的重力加速度g值为 g值保留三位有效数字 2 某同学在用单摆测定重力加速度的实验中 测量4种不同摆长情况单摆的振动周期 获得4组数据 以t2为纵轴 l为横轴作出的t2 l关系图像如图 根据此图像回答问题 本实验所使用的测量仪器有 本试验依据的物理原理 秒表 米尺 游标卡尺 4 2 g 9 86m s2 3 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 a 适当加长摆线b 质量相同 体积不同的摆球 应选用体积较大的c 单摆偏离平衡位置的角度不能太大d 单摆偏离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摆动的周期其中对提高测量结果精度有利的是 ac 解见下页 解 根据单摆的周期公式 可得 从该公式可看出 增大摆长l 有利于减小误差 提高测量结果精度 t对测量结果影响较大 采用累计法测量以减小误差 故d无法提高测量结果精度 对b来说 由于球体积较大 空气阻力也大 单摆振动次数少 不利于采用累计法测量周期 故b不利于提高测量结果精度 只有在小角度的情形下 单摆的周期才满足 综合上述 应选择a c 南京市07届二模试卷12 2 12 2 用图甲所示的实验装置演示单摆的振动图象 细砂从摆动着的漏斗的底部均匀漏出 纸板匀速移动 移动方向与摆动方向垂直 漏在纸板上的细砂排成粗细变化的一条曲线