遼寧省大連市高中物理 第十一章 機(jī)械振動 11.4 單擺課件 新人教版選修34.ppt

1 什么樣的運(yùn)動叫簡諧運(yùn)動 復(fù)習(xí)提問 物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比 并且總指向平衡位置的回復(fù)力作用下的振動 叫簡諧運(yùn)動 2 簡諧運(yùn)動的位移 時間圖象具有什么特點 所有簡諧運(yùn)動的位移時間圖象都是正弦或余弦曲線 3 什么是簡諧運(yùn)動的周期 做簡諧運(yùn)動的物體完成一次全振動所用的時間 叫做振動的周期 1862年 18歲的伽利略離開神學(xué)院進(jìn)入比薩大學(xué)學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué) 他的中充滿著奇妙的幻想和對自然科學(xué)的無窮疑問 一次他在比薩大學(xué)忘掉了向上帝祈禱 雙眼注視著天花板上懸垂下來搖擺不定的掛燈 右手按著左手的脈搏 口中默默地數(shù)著數(shù)字 在一般人熟視無睹的現(xiàn)象中 他卻第一個明白了掛燈每擺動一次的時間是相等的 于是制作了單擺的模型 潛心研究了單擺的運(yùn)動規(guī)律 給人類奉獻(xiàn)了最初的能準(zhǔn)確計時的儀器 小資料 伽利略 1564 1642 發(fā)現(xiàn)單擺振動的等時性 近代物理學(xué)的鼻祖 本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)這一理想化模型 第十一章機(jī)械運(yùn)動 單 擺 1 知道什么是單擺 2 理解擺角很小時單擺的振動是簡諧運(yùn)動 3 知道單擺的周期跟什么因素有關(guān) 了解單擺的周期公式 并能用來進(jìn)行有關(guān)的計算 4 知道用單擺可測定重力加速度 知識與能力 1 通過單擺的教學(xué) 知道單擺是一種理想化的系統(tǒng) 學(xué)會用理想化的方法建立物理模型 2 通過單擺做簡諧運(yùn)動條件的教學(xué) 體會用近似處理方法來解決物理問題 3 通過研究單擺的周期 掌握用控制變量的方法來研究物理問題 4 培養(yǎng)學(xué)生的觀察實驗?zāi)芰?思維能力 過程與方法 1 單擺在小角度情況下做簡諧運(yùn)動 它既有簡諧運(yùn)動的共性 又有其特殊性 理解共性和個性的概念 2 當(dāng)單擺的擺角大小變化時 單擺的振動也將不同 理解量變和質(zhì)變的變化規(guī)律 情感 態(tài)度與價值觀 教學(xué)重點 1 了解單擺的構(gòu)成 2 知道單擺的回復(fù)力的形成 3 單擺的周期公式 1 單擺做簡諧運(yùn)動的條件 擺角小于或等于 時的振動 2 單擺振動的回復(fù)力是由什么力提供的 3 單擺振動的周期與什么有關(guān) 教學(xué)難點 1 一 單擺的回復(fù)力 1 2 1 二 單擺的周期 三 用單擺測重力加速度 一 單擺的回復(fù)力 1 什么是單擺 在細(xì)線的一端拴上一個小球 另一端固定在懸點上 如果線的伸縮和質(zhì)量可以忽略不計 球的直徑比線長短得多 這樣的裝置叫單擺 線的伸縮和質(zhì)量可以忽略 符合下列條件的裝置叫單擺 線長比球的直徑大得多 使擺線有一定的長度而無質(zhì)量 質(zhì)量全部集中在擺球 把球當(dāng)作一個質(zhì)點 只有質(zhì)量無大小 懸線的長度就是擺長 理想化模型 判斷以下各種擺動模型是否為單擺 1 2 3 橡皮筋 粗麻繩 細(xì)繩 模型 1 不是單擺 因為橡皮筋伸長不可忽略 模型 2 不是單擺 因為繩子質(zhì)量不可忽略 模型 3 不是單擺 因為繩長不是遠(yuǎn)大于球的直徑 鐵球 鐵球 鐵球 塑料泡沫球 模型 4 不是單擺 因為繩的質(zhì)量不能忽略 4 思考 1 單擺小球在豎直平面內(nèi)擺動起來后做的什么運(yùn)動 小球在平衡位置兩側(cè)做往復(fù)運(yùn)動 所以小球的運(yùn)動是機(jī)械振動 2 單擺的擺動是機(jī)械振動 振動都需要回復(fù)力 單擺的回復(fù)力是什么 平衡位置 受力分析 重力 彈力 運(yùn)動分析 以懸點為圓心的圓周運(yùn)動 以點 為平衡位置的振動 點 2 單擺的回復(fù)力 回復(fù)力來源 重力沿切線方向的分力g2 大小 g2 gsin mgsin 方向 沿切線指向平衡位置 單擺振動是不是簡諧運(yùn)動 判斷物體是否做簡諧運(yùn)動的方法 2 根據(jù)回復(fù)力的規(guī)律f kx去判斷 1 根據(jù)物體的振動圖像去判斷 思考 3 擺角小時 單擺的振動是簡諧運(yùn)動 x 當(dāng) 很小時 x 弧長 f g2 gsin mgsin 位移方向與回復(fù)力方向相反 sin l 一般偏角 5 在擺角很小的情況下 擺球所受的回復(fù)力跟位移大小成正比 方向始終指向平衡位置 即與位移方向相反 因此單擺做簡諧運(yùn)動 二 單擺的周期 單擺振動的周期與哪些因素有關(guān) 與 與m 與lt與g 討論 a lmg m lga l gam g lam 與振幅無關(guān) 與擺球質(zhì)量無關(guān) 與擺長有關(guān) 與重力加速度有關(guān) 改變因素 控制因素 結(jié)論 單擺振動周期與擺長l 振幅a 擺球質(zhì)量m 重力加速度g間的關(guān)系 等時性 探究 l長t大 控制變量法 g大t小 單擺振動的周期與振幅無關(guān) 2 單擺振動的周期與擺球質(zhì)量無關(guān) 3 單擺振動的周期與擺長有關(guān) 擺長越長 周期越大 等時性伽利略發(fā)現(xiàn) 實驗表明 4 單擺振動的周期與g有關(guān) g越大 周期越小 荷蘭物理學(xué)家惠更斯 1629 1695 單擺做簡諧運(yùn)動的周期跟擺長的平方根成正比 跟重力加速度的平方根成反比 跟振幅 擺球的質(zhì)量無關(guān) 三 用單擺測重力加速度 測定重力加速度 利用它的等時性計時 惠更斯在1656年首先利用擺的等時性發(fā)明了帶擺的計時器 1 只有在擺角 5 的條件下 單擺的振動可看作簡諧振動 2 單擺周期與擺長和重力加速度有關(guān) 與振幅和質(zhì)量無關(guān) 3 單擺振動周期公式 4 用單擺可以測定重力的加速度 1 單擺作簡諧運(yùn)動時的回復(fù)力是 a 擺球的重力b 擺球重力沿圓弧切線的分力c 擺線的拉力d 擺球重力與擺線拉力的合力 b 2 下列哪些材料能做成單擺 a 長為1米的細(xì)線b 長為1米的細(xì)鐵絲c 長為1米的橡皮條d 長為0 2米的細(xì)絲線e 直徑為5厘米的鋼球f 直徑為5厘米的泡沫塑料球g 直徑為1厘米的鋼球h