高中物理粤教版（2019） 选择性必修 第一册 第二章 机械振动第三节 单摆习题学习课件

第二章 机械振动2.3单摆习题课 1.(1)单摆的回复力就是单摆所受的合外力吗？一、单摆及单摆的回复力(2)单摆经过平衡位置时，回复力为零，合外力也为零吗？回复力不是合外力.单摆的运动可看做变速圆周运动，其重力可分解为沿悬线方向的分力和沿圆弧切线方向的分力，重力沿圆弧切线方向的分力提供使摆球沿圆弧振动的回复力.单摆经过平衡位置时，回复力为零，但合外力不为零.复习回顾2.单摆向心力来源：细线拉力和重力沿径向的分力的合力.3.单摆回复力来源：重力沿圆弧切线方向的分力Fmgsin 提供使摆球振动的回复力.4.回复力的大小：在偏角很小时，摆球的回复力满足Fkx，此时摆球的运动可看成是简谐运动.注意(1)单摆经过平衡位置时，回复力为零，但合外力不为零.(2)单摆的回复力为小球受到的重力沿圆弧切线方向的分力，而不是小球受到的合外力.知识深化二、单摆的周期复习回顾(1)单摆的摆长l等于悬线的长度吗？不等于.单摆的摆长l等于悬线的长度与摆球的半径之和.(2)将一个单摆移送到不同的星球表面时，周期会发生变化吗？可能会.单摆的周期与所在地的重力加速度g有关，不同星球表面的重力加速度可能不同.2.对周期公式的理解(1)单摆的周期公式在单摆偏角很小时成立.(2)公式中l是摆长，即悬点到摆球球心的距离ll线r球.(3)公式中g是单摆所在地的重力加速度，由单摆所在的空间位置决定.(4)周期T只与l和g有关，与摆球质量m及振幅无关，所以单摆的周期也叫固有周期.三、实验：用单摆测定重力加速度1.实验原理2.实验器材铁架台及铁夹，金属小球(有孔)、秒表、细线(1 m左右)、刻度尺、游标卡尺.3.实验步骤(1)让细线穿过小球上的小孔，在细线的穿出端打一个稍大一些的线结，制成一个单摆.(2)将铁夹固定在铁架台上端，铁架台放在实验桌边，把单摆上端固定在铁夹上，使摆球自由下垂.在单摆平衡位置处做上标记.(3)用刻度尺量出悬线长l(准确到mm)，用游标卡尺测出摆球的直径d，则摆长为ll .(4)把单摆拉开一个角度，角度不大于5，释放摆球.摆球经过最低位置时，用秒表开始计时，测出单摆完成30次(或50次)全振动的时间，求出一次全振动的时间，即为单摆的振动周期.(5)改变摆长，反复测量几次，将数据填入表格.4.数据处理(1)公式法：每改变一次摆长，将相应的l和T代入公式g 中求出g值，最后求出g的平均值.5.注意事项(1)选择细而不易伸长的线，长度一般不应短于1 m；摆球应选用密度较大、直径较小的金属球.(2)摆动时控制摆线偏离竖直方向的角度应很小.(3)摆球摆动时，要使之保持在同一竖直平面内，不要形成圆锥摆.(4)计算单摆的全振动次数时，应从摆球通过最低位置时开始计时，要测n次全振动的时间t.【典例1】(对单摆回复力的理解)(多选)一单摆做小角度摆动，其振动图象如图所示，以下说法正确的是 A.t1时刻摆球速度为零，摆球的合外力为零B.t2时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最小C.t3时刻摆球速度为零，摆球的回复力最大D.t4时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大1234【典例2】(单摆的周期公式)如图所示，摆长为l的单摆放在倾角为的光滑固定斜面上，则摆球在斜面所在的平面内做小摆角振动时的周期为 1234【典例3】(单摆的周期公式)(多选)图为甲、乙两单摆的振动图象，则 A.若甲、乙两单摆在同一地点摆动，则甲、乙两单摆的摆长之比l甲l乙21B.若甲、乙两单摆在同一地点摆动，则甲、乙两单摆的摆长之比l甲l乙41C.若甲、乙两单摆摆长相同，且在不同的星球上摆动，则甲、乙两单摆所在星 球的重力加速度之比g甲g乙41D.若甲、乙两单摆摆长相同，且在不同的星球上摆动，则甲、乙两单摆所在星 球的重力加速度之比g甲g乙141234【典例4】(用单摆测定重力加速度)某同学在做“利用单摆测重力加速度”的实验中，先测得摆线长为97.50 cm，摆球直径为2.00 cm，然后用秒表记录了单摆全振动50次所用的时间，如图所示，则：(1)该摆摆长为_ cm，秒表所示读数为_ s.123498.5075.2(2)如果测得的g值偏小，可能的原因是 A.测摆线长时摆线拉得过紧B.摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了C.开始计时时，秒表过迟按下D.实验中误将49次全振动记为50次1234(3)为了提高实验精度，在实验中可改变几次摆长l并测出相应的周期T，从而得出对应的l与T的数据，再以l为横坐标，T2为纵坐标，将所得数据连成直线如图所示，并求得该直线的斜率为k，则重力加速度g_(用k表示).1234答案答案解析解析答案答案答案答案答案答案解析解析解析解析