湖北省丹江口市高中物理第十一章機(jī)械振動(dòng)11.4單擺課件2新人教版選修3-4.ppt

11 4單擺 一 單擺 1 在細(xì)線的一端拴一小球 另一端固定在懸點(diǎn)上 如果懸掛小球的細(xì)線的伸縮和質(zhì)量可以忽略 線長(zhǎng)又比球的直徑大得多 這樣的裝置就叫做單擺 2 單擺是實(shí)際擺的理想化模型 以下擺是否是單擺 用下列哪些材料能做成單擺 A 長(zhǎng)為1米的細(xì)線B 長(zhǎng)為1米的細(xì)鐵絲C 長(zhǎng)為0 2米的細(xì)絲線D 長(zhǎng)為1米的麻繩E 直徑為5厘米的泡沫塑料球F 直徑為1厘米的鋼球G 直徑為1厘米的塑料球H 直徑為5厘米的鋼球 AE 懸線 細(xì) 長(zhǎng) 伸縮可以忽略 擺球 小而重 即密度大 擺長(zhǎng)L L0 R 擺長(zhǎng) 擺球重心到擺動(dòng)圓弧圓心的距離 思考 單擺振動(dòng)是不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 1 振動(dòng)圖像 2 回復(fù)力 二 單擺的回復(fù)力 1 受力分析 B A O Q 方向 沿切線指向平衡位置 3 回復(fù)力來(lái)源 大小 F回 G2 Gsin mgsin 重力沿切線方向的分力G2 2 平衡位置 最低點(diǎn)O F回 G2 Gsin mgsin mg L 位移方向與回復(fù)力方向相反 F回 kx 當(dāng) 很小時(shí) x 弧長(zhǎng) L sin 結(jié)論 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(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 一般擺角 10 三 單擺的周期 單擺振動(dòng)的周期可能與哪些因素有關(guān)呢 1 周期與振幅是否有關(guān) 2 周期與擺球的質(zhì)量是否有關(guān) 3 周期與擺長(zhǎng)是否有關(guān) 4 周期與重力加速度是否有關(guān) 演示 結(jié)論 單擺振動(dòng)的周期1 與振幅無(wú)關(guān) 單擺的等時(shí)性伽利略首先發(fā)現(xiàn)的2 與擺球的質(zhì)量無(wú)關(guān)3 與擺長(zhǎng)有關(guān) 擺長(zhǎng)越長(zhǎng) 周期越大4 與當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣扔嘘P(guān) 重力加速度越大 周期越小 單擺振動(dòng)的周期公式 單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)周期跟擺長(zhǎng)的平方根成正比 跟重力加速度的平方根成反比 荷蘭物理學(xué)家惠更斯首先發(fā)現(xiàn) 四 單擺周期公式的應(yīng)用 1 惠更斯利用擺的等時(shí)性發(fā)明了帶擺的計(jì)時(shí)器 2 用單擺測(cè)定重力加速度 小結(jié) 1 單擺的理想化模型 在細(xì)線的一端拴上一個(gè)小球 另一端固定在懸點(diǎn)上 如果線的伸縮和質(zhì)量可以忽略不計(jì) 球的直徑比線長(zhǎng)短得多 2 單擺運(yùn)動(dòng)的性質(zhì) 在擺角 10 的條件下 單擺的振動(dòng)可看作簡(jiǎn)諧振動(dòng) 3 單擺振動(dòng)的周期公式單擺周期與擺長(zhǎng)和重力加速度有關(guān) 與振幅和質(zhì)量無(wú)關(guān) 1 單擺作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)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 課堂訓(xùn)練 2 一個(gè)單擺 周期是T a 如果擺球質(zhì)量增到2倍 周期將b 如果擺的振幅增到2倍 周期將c 如果擺長(zhǎng)增到2倍 周期將d 如果將單擺從赤道移到北京 周期將e 如果將單擺從海面移到高山 周期將 變小 變大 變大 不變 不變 3 一擺長(zhǎng)為L(zhǎng)的單擺 在懸點(diǎn)正下方5L 9處有一釘子 則這個(gè)單擺的周期是多少 思考 小明家從廣州搬到北京去 搬家時(shí)把家中的大