2012高中物理-第11章-第四节单摆课件-新人教版选修3-4

1、第四节 单 摆,课前自主学案,核心要点突破,课堂互动讲练,课标定位,知能优化训练,第四节 单 摆,课标定位 学习目标：1.理解什么是单摆及在什么情况下单摆的振动是简谐运动 2知道单摆的周期跟哪些因素有关，了解单摆周期公式，并能进行有关计算 3知道用单摆可测定重力加速度 重点难点：1.单摆的周期公式及应用 2单摆回复力的推导及等效摆长与等效重力加速度的计算,课前自主学案,一、单摆模型 细线的上端固定，下端系一小球，如果细线的_与小球相比可以忽略；球的_与线的长度相比也可以忽略；在摆动过程中细线的_可以忽略；与小球受到的重力及绳的拉力相比，空气等对它的_可以忽略，这样的装置就叫做单摆 单摆是实际摆

2、的理想化模型，实验中为满足上述条件我们尽量选择_大，_小的球和尽量_的线,质量,直径,伸缩,阻力,质量,体积,细,二、单摆的回复力 单摆的回复力是摆球的重力沿_方向的分力，在摆角很小的情况下，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_，因此单摆在摆角很小时做_，其振动图象遵从_函数规律,圆弧切线,正比,平衡位置,简谐运动,正弦或余弦,三、单摆的周期 1影响单摆周期的因素：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_，周期越长,质量,振幅,越长,3单摆的等时性：单摆的周期与摆球的_、_无关，其中与_无关的性质叫单摆的等时性,质量,振幅,振幅,核心

3、要点突破,一、对单摆模型的理解 1运动特点 (1)摆球以悬点为圆心做变速圆周运动，在运动过程中只要速度v0，半径方向都有向心力 (2)摆球以平衡位置为中心做往复运动，在运动过程中只要不在平衡位置，轨迹的切线方向都有回复力,2摆球的回复力 (1)任意位置：如图1141所示， G2Gcos，FG2的作用就是提供 摆球绕O做变速圆周运动的向心 力；G1Gsin的作用是提供摆球 以O为中心做往复运动的回复力 (2)平衡位置：摆球经过平衡位置 时，G2G，G10，此时F应大 于G，FG的作用是提供向心力；因此在平衡位置，回复力F回0，与G10相符,图1141,特别提醒：单摆的运动不一定是简谐运动，只有在

4、摆角较小的情况下才能看成简谐运动，理论上一般角不超过5，但在实验中，认为角不超过10即可,即时应用(即时突破，小试牛刀) 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的合力为零 D单摆运动的回复力是摆线拉力的一个分力,解析：选B.单摆运动是在一段圆弧上运动，因此单摆运动过程中不仅有回复力，而且有向心力，即单摆运动的合外力不仅要提供回复力，而且要提供向心力，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；单摆过平衡位置时，回

5、复力为零，向心力最大，故其合外力不为零，所以选项C错误,二、对单摆周期的理解 1决定周期大小的因素 (1)摆长L. (2)当地的重力加速度g. (3)与摆球质量无关，在摆角小于5的前提下，与振幅无关,图1142 图1143,3重力加速度g (1)若单摆系统只处在重力场中且处于静止状态，g由单摆所处的空间位置决定，即g，式中R为物体到地心的距离，M为地球的质量，g随所在位置的高度的变化而变化另外，在不同星球上M和R也是变化的，所以g也不同，g9.8 m/s2只是在地球表面附近时的取值,(2)等效重力加速度：若单摆系统处在非平衡状态(如加速、减速、完全失重状态)，则一般情况下，g值等于摆球相对静止

6、在自己的平衡位置时，摆线所受的张力与摆球质量的比值,图1144,特别提醒：(1)摆长L并不等于绳长，而是等于摆球球心(质量均匀)到摆动圆弧的圆心的距离 (2)公式中的g不一定等于9.8 m/s2，尤其是单摆在复合场中或斜面上摆动时，g值往往因情境而异,即时应用(即时突破，小试牛刀) 2要增加单摆在单位时间内的摆动次数，可采取的方法是( ) A增大摆球的质量 B缩短摆长 C减小摆动的幅度 D升高气温 答案：B,课堂互动讲练,有一单摆，其摆长l1.02 m，已知单摆做简谐运动，单摆振动30次用的时间t60.8 s，试求： (1)当地的重力加速度是多大？ (2)如果将这个摆改为秒摆，摆长应怎样改变？改变多少？,【思路点拨】,【答案】 (1)9.79 m/s2 (2)缩短 0.027 m,图1145,图1146,【方法总结】 单摆模型指符合单摆运动规律的模型，满足条件：(1)圆弧运动；(2)小角度摆动,变式训练2 如图1147所示，曲面AO是一段半径为2 m的光滑圆弧面，圆弧与水平面相切于O点，AO弧长10 cm.现将一小球先后从曲面的顶端A和AO弧的中点B由静止释放，到达底端O的速度分别为v1和v2，所