辽宁省大连市高中物理 第十一章 机械振动 11.4 单摆课件 新人教版选修34.ppt

1 什么样的运动叫简谐运动 复习提问 物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比 并且总指向平衡位置的回复力作用下的振动 叫简谐运动 2 简谐运动的位移 时间图象具有什么特点 所有简谐运动的位移时间图象都是正弦或余弦曲线 3 什么是简谐运动的周期 做简谐运动的物体完成一次全振动所用的时间 叫做振动的周期 1862年 18岁的伽利略离开神学院进入比萨大学学习医学 他的中充满着奇妙的幻想和对自然科学的无穷疑问 一次他在比萨大学忘掉了向上帝祈祷 双眼注视着天花板上悬垂下来摇摆不定的挂灯 右手按着左手的脉搏 口中默默地数着数字 在一般人熟视无睹的现象中 他却第一个明白了挂灯每摆动一次的时间是相等的 于是制作了单摆的模型 潜心研究了单摆的运动规律 给人类奉献了最初的能准确计时的仪器 小资料 伽利略 1564 1642 发现单摆振动的等时性 近代物理学的鼻祖 本节课我们就来学习这一理想化模型 第十一章机械运动 单 摆 1 知道什么是单摆 2 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 知识与能力 1 通过单摆的教学 知道单摆是一种理想化的系统 学会用理想化的方法建立物理模型 2 通过单摆做简谐运动条件的教学 体会用近似处理方法来解决物理问题 3 通过研究单摆的周期 掌握用控制变量的方法来研究物理问题 4 培养学生的观察实验能力 思维能力 过程与方法 1 单摆在小角度情况下做简谐运动 它既有简谐运动的共性 又有其特殊性 理解共性和个性的概念 2 当单摆的摆角大小变化时 单摆的振动也将不同 理解量变和质变的变化规律 情感 态度与价值观 教学重点 1 了解单摆的构成 2 知道单摆的回复力的形成 3 单摆的周期公式 1 单摆做简谐运动的条件 摆角小于或等于 时的振动 2 单摆振动的回复力是由什么力提供的 3 单摆振动的周期与什么有关 教学难点 1 一 单摆的回复力 1 2 1 二 单摆的周期 三 用单摆测重力加速度 一 单摆的回复力 1 什么是单摆 在细线的一端拴上一个小球 另一端固定在悬点上 如果线的伸缩和质量可以忽略不计 球的直径比线长短得多 这样的装置叫单摆 线的伸缩和质量可以忽略 符合下列条件的装置叫单摆 线长比球的直径大得多 使摆线有一定的长度而无质量 质量全部集中在摆球 把球当作一个质点 只有质量无大小 悬线的长度就是摆长 理想化模型 判断以下各种摆动模型是否为单摆 1 2 3 橡皮筋 粗麻绳 细绳 模型 1 不是单摆 因为橡皮筋伸长不可忽略 模型 2 不是单摆 因为绳子质量不可忽略 模型 3 不是单摆 因为绳长不是远大于球的直径 铁球 铁球 铁球 塑料泡沫球 模型 4 不是单摆 因为绳的质量不能忽略 4 思考 1 单摆小球在竖直平面内摆动起来后做的什么运动 小球在平衡位置两侧做往复运动 所以小球的运动是机械振动 2 单摆的摆动是机械振动 振动都需要回复力 单摆的回复力是什么 平衡位置 受力分析 重力 弹力 运动分析 以悬点为圆心的圆周运动 以点 为平衡位置的振动 点 2 单摆的回复力 回复力来源 重力沿切线方向的分力g2 大小 g2 gsin mgsin 方向 沿切线指向平衡位置 单摆振动是不是简谐运动 判断物体是否做简谐运动的方法 2 根据回复力的规律f kx去判断 1 根据物体的振动图像去判断 思考 3 摆角小时 单摆的振动是简谐运动 x 当 很小时 x 弧长 f g2 gsin mgsin 位移方向与回复力方向相反 sin l 一般偏角 5 在摆角很小的情况下 摆球所受的回复力跟位移大小成正比 方向始终指向平衡位置 即与位移方向相反 因此单摆做简谐运动 二 单摆的周期 单摆振动的周期与哪些因素有关 与 与m 与lt与g 讨论 a lmg m lga l gam g lam 与振幅无关 与摆球质量无关 与摆长有关 与重力加速度有关 改变因素 控制因素 结论 单摆振动周期与摆长l 振幅a 摆球质量m 重力加速度g间的关系 等时性 探究 l长t大 控制变量法 g大t小 单摆振动的周期与振幅无关 2 单摆振动的周期与摆球质量无关 3 单摆振动的周期与摆长有关 摆长越长 周期越大 等时性伽利略发现 实验表明 4 单摆振动的周期与g有关 g越大 周期越小 荷兰物理学家惠更斯 1629 1695 单摆做简谐运动的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 跟振幅 摆球的质量无关 三 用单摆测重力加速度 测定重力加速度 利用它的等时性计时 惠更斯在1656年首先利用摆的等时性发明了带摆的计时器 1 只有在摆角 5 的条件下 单摆的振动可看作简谐振动 2 单摆周期与摆长和重力加速度有关 与振幅和质量无关 3 单摆振动周期公式 4 用单摆可以测定重力的加速度 1 单摆作简谐运动时的回复力是 a 摆球的重力b 摆球重力沿圆弧切线的分力c 摆线的拉力d 摆球重力与摆线拉力的合力 b 2 下列哪些材料能做成单摆 a 长为1米的细线b 长为1米的细铁丝c 长为1米的橡皮条d 长为0 2米的细丝线e 直径为5厘米的钢球f 直径为5厘米的泡沫塑料球g 直径为1厘米的钢球h