单摆新人教版选修34ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,分类例析,课堂对点演练,4,单 摆,4单 摆,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知道什么是单摆，了解单摆的构成,细线上端,_,，下端系一,_,，如果细线的质量与,_,相比可以忽略，,_,与细线长度相比可以忽略，同时不计,_,，忽略摆动过程中所受,_,作用这种装置可看作单摆单摆是实际摆的,_,模型,(1),以悬点为圆心在竖直平面内做,_,(2),以最低点为平衡位置做,_,一、单摆的回复力,结构,摆球运动特点,固定,小球,小球质量,小球直径,细线的伸缩,阻力,理想化,圆周运动,振动,一、单摆的回复力摆球运动特点固定小球小球质量小球直径细线的,(1),回复力来源,：摆球的重力沿,_,的分力充当回复力，不是,_,(2),回复力的特点,：在偏角很小时，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,_,，即,F,_,(3),运动规律,：单摆在偏角很小时做,_,运动，其振动图象遵循,_,函数规律,(1),探究方法,：,_,法,(2),探究结论,：单摆周期与单摆,_,、,_,无关，与单摆,单摆回复力,圆弧切线,合外力,正比,平衡位置,kx,简谐,正弦,二,、,单摆的周期,探究单摆的振幅、摆球的质量、摆长对周期的影响,控制变量,质量,振幅,单摆回复力圆弧切线合外力正比平衡位置kx简谐正弦二、单摆,_,有关,(3),注意要点,：,摆的振幅不要,_,；,摆线要,_,、伸缩性,_,，悬线上端应,_,；,摆球质量要,_,，体积,_,；,摆长的测量值等于,_,与,_,之和；,测量单摆多个周期的总时间；,运用,_,处理实验数据,(1),公式提出,：荷兰物理学家,_,首先提出,单摆周期公式,(3),公式适用条件,：小角度,(,10),的单摆,摆长,过大,细些,小些,固定,大些,小些,摆线长度,球半径,图象法,惠更斯,正比,反比,_有关单摆周期公式(3)公式适用条件：小角度(,(4),应用,计时器,a,原理：单摆的等时性,b,校准：调节,_,可调节钟表的快慢,测定当地的重力加速度,摆长,摆长,l,周期,T,由单摆的周期公式可得,g,_(,公式,),如果知道单摆的,_,、,_,，便可求出当地的重力加速度，在实验中要尽量满足两方面的条件，即摆角不超过,_,，摆长尽量,_,一些,三、用单摆测定重力加速度,摆长,周期,10,长,(4)应用摆长摆长l周期T三、用单摆测定重力加速度摆长周期1,(1),摆线以悬点为圆心做变速圆周运动，因此在运动过程中只要速度,v,0,，半径方向都受向心力,.,(2),摆线同时以平衡位置为中心做往复运动，因此在运动过程中只要不在平衡位置，轨迹的切线方向,都受回复力,一、对单摆模型的进一步理解,运动特点,(1),任意位置,如图,11,4,1,所示，,G,2,G,cos,，,F,G,2,的作用就是提供摆球绕,O,做变速,圆,图,11,4,1,摆球的受力,一、对单摆模型的进一步理解图1141摆球的受力,周运动的向心力；,G,1,G,sin,的作用提供摆球以,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，,G,2,G,，,G,1,0,，此时,F,应大于,G,，,F,G,提供向心力，因此，在平衡位置，回复力,F,回,0,，与,G,1,0,相符,(3),单摆的简谐运动,周运动的向心力；G1Gsin 的作用提供摆球以O为中心做,因此，在摆角,很小时，单摆做简谐运动,伽利略发现了单摆运动的等时性，惠更斯得出了单摆的周期公式并发明了摆钟,(1),单摆的周期跟单摆的振幅无关；,(2),单摆的周期跟摆球的质量无关；,(3),单摆的周期跟摆长有关，摆长越长，周期也越大,二、单摆做简谐运动时的周期与哪些因素有关,影响单摆周期的因素,因此，在摆角很小时，单摆做简谐运动二、单摆做简谐运动时的,(1),单摆的周期公式在最大偏角很小时成立,(,一般不超过,10),(2),单摆周期公式中的,g,应为单摆所在处的重力加速度，,l,应为单摆的摆长因为实际的单摆摆球不可能是质点，所以摆长是指从悬点到摆球重心的长度,带孔小钢球一个，细线一条,(,约,1 m,长,),、铁架台、米尺、秒表、游标卡尺,(,也可不用,),三、用单摆测重力加速度,实验原理,实验器材,(1)单摆的周期公式在最大偏角很小时成立(一般不超过10),(1),做单摆,让线的一端穿过小球的小孔，然后打一个比小孔大一些的结,把线的上端用铁夹固定在铁架台上并把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自由下垂，在单摆平衡位置处作上标记,实验步骤,(3),测周期,：将单摆从平衡位置拉开一个角度，且满足摆角小于,10,，然后释放摆球，当单摆摆动稳定后，过平衡,实验步骤(3)测周期：将单摆从平衡位置拉开一个角度，且满足,位置时用秒表开始计时，测量,30,次,50,次全振动的时间,计算出平均摆动一次的时间，即为单摆的振动周期,T,.,(4),变摆长,：将单摆的摆长变短,(,或变长,),，重复实验三次，测出相应的摆长,l,和周期,T,.,数据处理,位置时用秒表开始计时，测量30次50次全振动的时间数据,设计如下所示实验表格,实验次数,摆长,l,(m),周期,T,(s),加速度,g,(m/s,2,),g,平均值,1,2,3,图,11,4,2,设计如下所示实验表格实验次数摆长周期加速度g平均值123图1,已知秒摆的摆长是,1 m,，当摆长改变为,0.81 m,时，振动周期是多少？要使振动周期为,4 s,，摆长应是多少？,【,典,例,1,】,单摆周期公式的应用,答案,1.8 s,4 m,已知秒摆的摆长是1 m，当摆长改变为0.81 m时，振动周,已知在单摆,a,完成,10,次全振动的时间内，单摆,b,完成了,6,次全振动，两摆长之差为,1.6 m,，则两单摆长,l,a,与,l,b,分别为,(,),A,l,a,2.5 m,，,l,b,0.9 m B,l,a,0.9 m,，,l,b,2.5 m,C,l,a,2.4 m,，,l,b,4.0 m D,l,a,4.0 m,，,l,b,2.4 m,【,变式,1,】,答案,B,已知在单摆a完成10次全振动的时间内，单摆b完成了6次全振,如图,11,4,3,是两个单摆的振动图象,(1),甲、乙两个摆的摆长之比是多少？,(2),以向右的方向作为摆球偏离平衡位置的位移的正方向，从,t,0,起，乙第一次到达右方最大位移时，甲振动到了什么位置？向什么方向运动？,单摆的运动图象,【,典,例,2,】,图,11,4,3,如图1143是两个单摆的振动图象单摆的运动图象【典例,答案,(1)14,(2),平衡位置向左运动,借题发挥,单摆做简谐运动的图象与弹簧振子的振动图象相似，均为正弦或余弦曲线，由振动图象可以读出单摆的振动周期，由周期公式可以得到摆长和重力加速度的关系,答案(1)14(2)平衡位置向左运动,图,11,4,4,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,21,【,变式,2,】,图,11,4,4,B,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,41,C,若甲、乙两摆摆长相同，且在不同的星球上摆动，则,甲、乙两摆所在星球的重力加速度之比,g,甲,g,乙,41,D,若甲、乙两摆摆长相同，且在不同的星球上摆动，则,甲、乙两摆所在星球的重力加速度之比,g,甲,g,乙,14,图1144为甲、乙两单摆的振动图象，则 (,解析,由图象可知,T,甲,T,乙,21,，若两单摆在同一地点，则两摆长之比为,l,甲,l,乙,41,；若两摆长相等，则所在星球的重力加速度之比为,g,甲,g,乙,14.,答案,BD,解析由图象可知T甲T乙21，若两单摆在同一地点，则两,在做,“,用单摆测定重力加速度,”,的实验时，用摆长,l,和周期,T,计算重力加速度的公式是,g,_,若已知摆球直径为,2.00 cm,，让刻度尺的零点对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如图,11,4,5,甲所示，则单摆摆长是,_ m,若测定了,40,次全振动的时间如图,11,4,5,乙中秒表所示，则秒表读数是,_ s,，单摆摆动周期是,_,【,典,例,3,】,用单摆测重力加速度,在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，用摆长l和周期T计算,图,11,4,5,图1145,为了提高测量精度，需多次改变,l,值，并测得相应的,T,值现将测得的六组数据标示在以,l,为横坐标、以,T,2,为纵坐标的坐标系上，即图,11,4,6,中用,“,”,表示的点，则：,图,11,4,6,为了提高测量精度，需多次改变l值，并测得相应的T值现将测得,(1),单摆做简谐运动应满足的条件是,_,(2),试根据图中给出的数据点作出,T,2,和,l,的关系图线，根据图线可求出,g,_m/s,2,.(,结果取两位有效数字,),答案,见解析,(1)单摆做简谐运动应满足的条件是_答案见,某同学在做,“,利用单摆测重力加速度”实验中，先测得摆线长,101.00 cm,，摆球直径为,2.00 cm,，然后用秒表记录了单摆振动,50,次所用的时间为,101.5 s,则,(1),他测得的重力加速度,g,_ m/s,2,.,(2),他测得的,g,值偏小，可能的原因是,(,),A,测摆线长时摆线拉得过紧,B,摆线上端未牢固地系于悬点，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,次全振动次数记为,50,次,【,变式,3,】,某同学在做“利用单摆测重力加速度”实验中，先测得摆线长10,的两个步骤是单摆摆长的测定和单摆周期的测定，测得的,g,值偏小，分析可能的原因是应该从这两方面去考虑：测摆线长时摆线拉得过紧会使摆长变长，测量结果变大，因此选项,A,错误；摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了，这就是说实际实验中的摆长比,的两个步骤是单摆摆长的测定和单摆周期的测定，测得的g值偏小，,实验开始测量的摆长要长，而在处理数据时采用的是实验开始测量的摆长，因此测量结果会偏小，因此选项,B,正确；开始计时时，秒表过迟按下，这样使得测量周期变小，测出的,g,将偏大，因此选项,C,错误；实验中误将,49,次全振动次数记为,50,次，同样使得测量周期偏小，测出的,g,将偏大，因此选项,D,错误,答案,(1)9.76,(2)B,实验开始测量的摆长要长，而在处理数据时采用的是实验开始测量的,1,有一个单摆,，,在竖直平面内做小摆角振动,，,周期为,2 s,如果从单摆向右运动通过平衡位置时开始计时,，,在,t,1.4 s,至,t,1.5 s,的过程中,，,摆球的,(,),A,速度向右在增大,，,加速度向右在减小,B,速度向左在增大,，,加速度向左也在增大,C,速度向左在减小,，,加速度向右在增大,D,速度向右在减小,，,加速度向左也在减小,单摆及单摆周期公式的应用,1有一个单摆，在竖直平面内做小摆角振动，周期为2 s如果,解析,在,t,1.4 s,至,t,1.5 s,的过程中，摆球在向左从平衡位置到最大位移处运动的过程中，所以速度向左在减小，加速度向右在增大，,C,项正确,答案,C,解析在t1.4 s至t1.5 s的过程中，摆球在向左从,图,11-4-7,图11-4-7,单摆新人教版选修34ppt课件,单摆新人教版选修34ppt课件,单摆新人教版选修34ppt课件,某同学利用单摆测定当地重力加速度，发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方，他仍将从悬点到球心的距离当作摆长,l,，通过改变摆线的长度，测得,6,组,l,和对应的周期,T,，画出,l,T,2,图线，然后在图线上选取,A,、,B,两个点，坐标如图,11,4,8,所示他采用恰当的数据处理方法，则计算