《2018-2019高中物理 第十一章 機(jī)械振動 第4節(jié) 單擺課件 新人教版選修3-4.ppt》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2018-2019高中物理 第十一章 機(jī)械振動 第4節(jié) 單擺課件 新人教版選修3-4.ppt(44頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第十一章,機(jī)械振動,第四節(jié) 單擺,課 前 預(yù) 習(xí),1單擺 在細(xì)線的一端拴一個小球,另一端固定在懸點上,如果線的質(zhì)量相對于______的質(zhì)量以及球的直徑相對于_________可以忽略,這樣就形成單擺。 2單擺是一個理想化的模型 (1)在這個模型里,懸線無彈性、不可_________、沒有_________,小球是_________。 (2)實際做成的單擺,懸線的伸縮_________,質(zhì)量_________,小球的質(zhì)量_________,直徑與線長相比可忽略,則越接近理想化的單擺。,單擺,球,線長,伸縮,質(zhì)量,質(zhì)點,越小,越輕,越大,1回復(fù)力的來源 擺球的重力沿____________方向的分
2、力。 2回復(fù)力的特點 在偏角很小時,擺球所受的回復(fù)力與它偏離平衡位置的位移成_______,方向總指向____________,即F________ 3運動規(guī)律 單擺在偏角很小時做_______運動,其振動圖象遵循________函數(shù)規(guī)律。,單擺的回復(fù)力,圓弧切線,正比,平衡位置,簡諧,正弦,1探究單擺的振幅、質(zhì)量、擺長對周期的影響 (1)探究方法:_____________法。 (2)實驗結(jié)論: 單擺振動的周期與擺球質(zhì)量_________。 振幅較小時周期與振幅_________。 擺長越長,周期_________;擺長越短,周期_________。,單擺的周期,控制變量,無關(guān),無關(guān),越大,
3、越小,刻度尺,游標(biāo)卡尺,擺長,擺長,惠更斯,正比,反比,擺長l,周期T,判一判 (1)制作單擺的細(xì)線不能太長也不能太短,1 m左右為宜。() (2)制作單擺的擺球越大越好。() (3)單擺在任何情況下的運動都是簡諧運動。() (4)單擺的回復(fù)力是重力的分力。() (5)單擺的周期與擺球的質(zhì)量無關(guān)。() (6)利用單擺可以測定重力加速度。() (7)單擺的振幅越小,周期越小。(),,,,,,,,選一選 (湖北襄州一中、棗陽一中、宜城一中、曾都一中2016年高二下學(xué)期期中聯(lián)考)單擺的振動周期在發(fā)生下述哪些情況中增大() A擺球質(zhì)量增大B擺長減小 C單擺由赤道移到北極D單擺由海平面移到高山頂上,D,
4、想一想 有人利用安裝在氣球載人艙內(nèi)的單擺來確定氣球的高度(如圖)。已知該單擺在海平面處的周期是T0。當(dāng)氣球停在某一高度時,測得該單擺周期為T,則該氣球此時離海平面的高度h是多少?(把地球看做質(zhì)量均勻分布的半徑為R的球體),課 內(nèi) 探 究,如圖所示,一根細(xì)線上端固定,下端連接一個金屬小球,用手使小球偏離豎直方向一個夾角,然后釋放。 (1)小球受到哪些力的作用? (2)什么力提供向心力? (3)什么力提供回復(fù)力? 提示:(1)小球受細(xì)線的拉力和重力作用。 (2)細(xì)線的拉力和重力沿徑向的分力的合力提供向心力。 (3)重力沿圓弧切線方向的分力提供小球振動的回復(fù)力。,探究一對單擺的回復(fù)力及運動特點的理解
5、,特別提醒:(1)單擺振動的回復(fù)力為擺球重力沿圓弧切線方向的分力,回復(fù)力不是擺球所受的合外力。 (2)單擺的擺動不一定都是簡諧運動,只有單擺做小角度(擺角小于5)擺動時才認(rèn)為是簡諧運動。,將一個擺長為l的單擺放在一個光滑的、傾角為的斜面上,其擺角為,如圖所示,下列說法正確的是() A擺球做簡諧運動的回復(fù)力為Fmgsinsin B擺球做簡諧運動的回復(fù)力為Fmgsin C擺球經(jīng)過平衡位置時合力為零 D擺球在運動過程中,經(jīng)過平衡位置時,線的拉力為Fmgsin 解題指導(dǎo):將重力準(zhǔn)確分解到沿斜面方向是解題的關(guān)鍵。,A,對點訓(xùn)練1(北京大學(xué)附中河南分校2016年高二下學(xué)期期中)關(guān)于單擺振動過程中的受力,下
6、列正確的說法是() A重力和擺線對擺球拉力的合力總是指向懸點 B回復(fù)力是重力和擺線對擺球拉力的合力 C回復(fù)力是重力沿切線方向的分力;重力的另一分力小于或等于擺線拉力 D回復(fù)力是重力沿切線方向的分力;重力的另一分力與擺線拉力平衡 解析:重力豎直向下,擺線對擺球的拉力總是指向懸點,故合力不總是指向懸點,故A錯誤;重力的切向分量提供回復(fù)力,徑向分力和細(xì)線拉力的合力提供向心力,故重力的另一分力小于或等于擺線拉力,故B錯誤,C正確,D錯誤。,C,2013年6月20日,中國首位“太空教師”王亞平在“天宮一號”內(nèi)進(jìn)行了授課。假設(shè)王亞平將一個擺鐘(如圖)帶到空間站內(nèi),則該擺動的鐘擺周期如何變化? 提示:在空間
7、站內(nèi)擺球完全失重,回復(fù)力為零,等效值g0,擺球不擺動了,周期無窮大。,探究二對單擺周期公式的理解及應(yīng)用,一個單擺的擺長為l,在其懸點O的正下方0.19l處有一釘子P(如圖所示),現(xiàn)將擺球向左拉開到A,使擺線偏角<5,放手后使其擺動,擺動到B的過程中擺角也小于5,求出單擺的振動周期。 解題指導(dǎo):單擺做簡諧運動的擺長有所變化,它的周期為兩個不同單擺的半周期的和。,對點訓(xùn)練2(陜西省西安一中2017年高二下學(xué)期月考)一個單擺,在第一個行星上的周期為T1,在第二個行星上的周期為T2,若這兩個行星的質(zhì)量之比為M1M241,半徑之比R1R221,則周期比:() AT1T211BT1T241 CT1T221
8、DT1T212,A,某同學(xué)利用如圖所示的裝置測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?(1)測量周期從什么位置開始計時? (2)采用什么樣的方法處理數(shù)據(jù)較好? 提示:(1)小球通過最低位置時 (2)圖象法,探究三實驗:用單擺測定重力加速度,3數(shù)據(jù)處理: (1)平均值法:每改變一次擺長,將相應(yīng)的l和T代入公式中求出g值,最后求出g的平均值。 設(shè)計如下所示實驗表格,(河南鄭州一中網(wǎng)校2016年高二下學(xué)期期中聯(lián)考)在做“用單擺測定重力加速度”的實驗時,用擺長l和周期T計算重力加速度的公式是g________。若已知擺球直徑為2.00cm,讓刻度尺的零點對準(zhǔn)擺線的懸點,擺線豎直下垂,如圖甲所示,則單擺擺長是______
9、___m。若測定了40次全振動的時間如圖乙中秒表所示,則秒表讀數(shù)是_________s,單擺擺動周期是_________。,0.8750,75.2,1.88s,為了提高測量精度,需多次改變l值,并測得相應(yīng)的T值。現(xiàn)將測得的六組數(shù)據(jù)標(biāo)示在以l為橫坐標(biāo),以T2為縱坐標(biāo)的坐標(biāo)系上,即圖中用“”表示的點,則:,(1)單擺做簡諧運動應(yīng)滿足的條件是__________________。 (2)試根據(jù)圖中給出的數(shù)據(jù)點作出T2和l的關(guān)系圖線,根據(jù)圖線可求出g_________________m/s2。(結(jié)果取兩位有效數(shù)字),擺角小于5,9.8(9.9也正確),解題指導(dǎo):秒表的長針是秒針,轉(zhuǎn)一周是30s。因為機(jī)
10、械停表采用齒輪傳動,指針不可能停留在兩小格之間,所以不能估讀出比0.1s更短的時間。位于停表上部中間的小圓圈里面的短針是分針,分針走一圈是15min,每小格為0.5min。讀數(shù):t短針讀數(shù)(t1)長針讀數(shù)(t2)。,對點訓(xùn)練3(江蘇省揚州市2018屆高三上學(xué)期期末)在“探究單擺的周期與擺長關(guān)系”的實驗中,擺球在垂直紙面的平面內(nèi)擺動,如圖甲所示,在擺球運動最低點的左、右兩側(cè)分別放置一激光光源與光敏電阻。光敏電阻(光照時電阻比較小)與某一自動記錄儀相連,該儀器顯示的光敏電阻阻值R隨時間t變化圖線如圖乙所示,則該單擺的振動周期為_________。若保持懸點到小球頂點的繩長不變,改用直徑是原小球直徑2倍的另一小球進(jìn)行實驗,則該單擺的周期將_________(選填“變大”“不變”或“變小”)。,2t0,變大,素 養(yǎng) 提 升,在不同的運動系統(tǒng)中,單擺周期公式中的g應(yīng)理解為等效重力加速度,其大小等于單擺相對系統(tǒng)靜止時的擺線拉力與擺球質(zhì)量的比值。,不同系統(tǒng)中的等效重力加速度,如圖所示的幾個相同單擺在不同條件下,關(guān)于它們的周期關(guān)系,其中判斷正確的是() AT1T2T3T4BT1T2T3T4DT1