高中物理 第十一章 机械振动 第4节 单摆课件 新人教版选修34.ppt

第十一章 第4节 新知预习 巧设计 名师课堂 一点通 创新演练 大冲关 随堂检测归纳小结 课下作业综合提升 要点一 要点二 要点三 1 知道什么是单摆 了解单摆的构成 2 掌握单摆振动的特点 知道单摆回复力的成因 理解摆角很小时单摆的振动是简谐运动 3 知道单摆的周期跟什么因素有关 了解单摆的周期公式 并能用来进行有关的计算 4 知道用单摆可测定重力加速度 1 单摆 1 组成 2 理想化要求 质量关系 细线质量与小球质量相比可以 线度关系 球的与线的长度相比可以忽略 力的关系 忽略摆动过程中所受作用 实验中为满足上述条件 我们尽量选择质量大 小的球和尽量细不可伸长的线 关键一点 单摆做简谐运动的条件 理论上摆角不超过5 实际上在实验中摆角一般不能超过10 细线 小球 忽略 直径 阻力 直径 圆弧切线 正比 平衡位置 简谐 正弦 3 单摆的周期 1 探究单摆的振幅 位置 摆长对周期的影响 探究方法 法 实验结论 a 单摆振动的周期与摆球质量 b 振幅较小时周期与振幅 c 摆长越长 周期 摆长越短 周期 2 周期公式 提出 周期公式是荷兰物理学家首先提出的 控制变量 无关 无关 越长 越短 惠更斯 正比 反比 等时性 摆长 摆长l 周期t 1 制做一个单摆 合理的做法是 a 摆线细而长b 摆球小而不太重c 摆球外表面光滑且密度大d 端点固定且不松动解析 本题考查对单摆这一模型的认识 它虽是模型 但具有很高的实际价值 好多实际摆可看做单摆 可用单摆理论去理解 答案 acd 2 单摆是为研究振动而抽象出的理想化模型 其理想化条件是 a 摆球质量不计b 摆线长度不伸缩c 摆球的直径比摆线长度大得多d 空气等阻力忽略不计解析 单摆是一种理想化模型 实际情况下如果细线的质量与小球质量相比可忽略 球的直径与线的长度相比也可以忽略 空气阻力可以忽略 摆线长度不伸缩时 就可把其看做单摆 答案 bd 3 2011 上海高考 两个相同的单摆静止于平衡位置 使摆球分别以水平初速v1 v2 v1 v2 在竖直平面内做小角度摆动 它们的频率与振幅分别为f1 f2和a1 a2 则 a f1 f2 a1 a2b f1a2d f1 f2 a1 a2解析 单摆的频率由摆长决定 摆长相等 频率相等 所以a b错误 由机械能守恒 小球在平衡位置的速度越大 其振幅越大 所以c正确 d错误 答案 c 答案 b 1 单摆的回复力如图11 4 1所示 重力g沿圆弧切线方向的分力g1 mgsin 是沿摆球运动方向的力 正是这个力提供了使摆球振动的回复力 f g1 mgsin 图11 4 1 1 下列有关单摆运动过程中的受力说法 正确的是 a 单摆运动的回复力是重力和摆线拉力的合力b 单摆运动的回复力是重力沿圆弧切线方向的一个分力c 单摆经过平衡位置时合力为零d 单摆运动的回复力是摆线拉力的一个分力 思路点拨 单摆的回复力由摆球重力沿圆弧切线方向的分力提供 在平衡位置处 摆球位移为零 水平加速度为零 解析 单摆运动是在一段圆弧上运动 因此单摆运动过程不仅有回复力 而且有向心力 即单摆运动的合外力不仅要提供回复力 还要提供向心力 故选项a错误 单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向的一个分力 而不是摆线拉力的分力 故选项b正确 d错误 单摆经过平衡位置时 回复力为零 向心力最大 故其合外力不为零 所以选项c错误 答案 b 1 弹簧振子在平衡位置的回复力为零 合力也为零 2 单摆是一种特殊的简谐运动 其轨迹为圆弧 在平衡位置回复力为零 合力不为零 图11 4 2 图11 4 3 2 一个单摆的长为l 在其悬点o的正下方0 19l处有一钉子p 如图11 4 4所示 现将摆球向左拉开到a 使摆线偏角 5 放手后使其摆动 求出单摆的振动周期 图11 4 4 审题指导 1 题中给出 摆线偏角 5 说明小球的运动为简谐运动 2 从图中看出这不是一个完整的单摆 是由两个单摆构成 所以周期应是两个单摆周期的合成 解析 释放后摆球到达右边最高点b处 由机械能守恒可知b和a等高 则摆球始终做简谐运动 摆球做简谐运动的摆长有所变化 它的周期为两个不同单摆的半周期的和 小球在左边的周期为 1 仪器和器材摆球2个 铁质和铜质并穿有中心孔 秒表 物理支架 米尺或钢卷尺 游标卡尺 细线等 2 实验步骤 1 做单摆 如图11 4 5所示 把摆球用细线悬挂在物理支架上 摆长最好能有1米左右 这样可使测量结果准确些 图11 4 5 图11 4 6 3 作t2 l图象的优点 用图象法处理数据既直观又方便 同时也能最大限度地减小偶然误差对实验结果造成的影响 由于t l的图象不是直线 不便于进行数据处理 所以采用t2 l的图象 目的是为了将曲线转换为直线 便于利用直线的斜率计算重力加速度 名师点睛 1 选择材料时应选择细而不易伸长的线 长度一般在1m左右 小球应选密度较大 直径较小的 2 线应夹在铁夹的下面 防止因摆动而改变摆线的长度 3 注意摆动时控制摆线偏离竖直方向的角度应很小 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 方法是将摆球拉到一定位置后由静止释放 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 以后摆球应从同一方向通过最低点时计数 要多测几次 如30次或50次 全振动的时间 用取平均值的办法求周期 3 2011 福建高考 某实验