單擺 課件人教選修

單擺課件人教選修第一頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日第二頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日第三頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日1．知道什么是單擺，了解單擺的構(gòu)成。2．掌握單擺振動(dòng)的特點(diǎn)，知道單擺回

復(fù)力的成因，理解擺角很小時(shí)單擺

的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。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(jì)算。4．知道用單擺可測(cè)定重力加速度。第四頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日1．單擺(1)組成：①

，②

。(2)理想化要求：

①質(zhì)量關(guān)系：細(xì)線質(zhì)量與小球質(zhì)量相比可以

。

②線度關(guān)系：球的

與線的長(zhǎng)度相比可以忽略。

③力的關(guān)系：忽略擺動(dòng)過程中所受

作用。

實(shí)驗(yàn)中為滿足上述條件，我們盡量選擇質(zhì)量大、

小的球和盡量細(xì)不可伸長(zhǎng)的線。[關(guān)鍵一點(diǎn)]

單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件：理論上擺角不超過5°，實(shí)際上在實(shí)驗(yàn)中擺角一般不能超過10°。

細(xì)線小球忽略直徑阻力直徑第五頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)A弧切線正比平衡位置簡(jiǎn)諧正弦第六頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日3．單擺的周期(1)探究單擺的振幅、位置、擺長(zhǎng)對(duì)周期的影響：①探究方法：

法。②實(shí)驗(yàn)結(jié)論：a.單擺振動(dòng)的周期與擺球質(zhì)量

。b．振幅較小時(shí)周期與振幅

。c．?dāng)[長(zhǎng)越長(zhǎng)，周期

；擺長(zhǎng)越短，周期

。(2)周期公式：①提出：周期公式是荷蘭物理學(xué)家

首先提出的?？刂谱兞繜o關(guān)無關(guān)越長(zhǎng)越短惠更斯第七頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日正比反比等時(shí)性擺長(zhǎng)擺長(zhǎng)l周期T第八頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日1．制做一個(gè)單擺，合理的做法是 (

)A．?dāng)[線細(xì)而長(zhǎng)B．?dāng)[球小而不太重C．?dāng)[球外表面光滑且密度大D．端點(diǎn)固定且不松動(dòng)解析：本題考查對(duì)單擺這一模型的認(rèn)識(shí)。它雖是模型，但具有很高的實(shí)際價(jià)值，好多實(shí)際擺可看做單擺，可用單擺理論去理解。答案：ACD第九頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日2．單擺是為研究振動(dòng)而抽象出的理想化模型，其理想化條

件是 (

)A．?dāng)[球質(zhì)量不計(jì)B．?dāng)[線長(zhǎng)度不伸縮C．?dāng)[球的直徑比擺線長(zhǎng)度大得多D．空氣等阻力忽略不計(jì)解析：?jiǎn)螖[是一種理想化模型，實(shí)際情況下如果細(xì)線的質(zhì)量與小球質(zhì)量相比可忽略，球的直徑與線的長(zhǎng)度相比也可以忽略，空氣阻力可以忽略，擺線長(zhǎng)度不伸縮時(shí)，就可把其看做單擺。答案：BD第十頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日3．(2011·上海高考)兩個(gè)相同的單擺靜止于平衡位置，使

擺球分別以水平初速v1、v2(v1>v2)在豎直平面內(nèi)做小角度擺動(dòng)，它們的頻率與振幅分別為f1、f2和A1、A2，則(

)A．f1>f2，A1＝A2 B．f1<f2，A1＝A2C．f1＝f2，A1>A2 D．f1＝f2，A1<A2解析：?jiǎn)螖[的頻率由擺長(zhǎng)決定，擺長(zhǎng)相等，頻率相等，所以A、B錯(cuò)誤；由機(jī)械能守恒，小球在平衡位置的速度越大，其振幅越大，所以C正確，D錯(cuò)誤。答案：C第十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日答案：B第十二頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日第十三頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日1．單擺的回復(fù)力

如圖11－4－1所示，重力G沿圓弧切線方向的分力G1＝mgsinθ是沿?cái)[球運(yùn)動(dòng)方向的力，正是這個(gè)力提供了使擺球振動(dòng)的回復(fù)力：F＝G1＝mgsinθ。圖11－4－1第十四頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日第十五頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日1．下列有關(guān)單擺運(yùn)動(dòng)過程中的受力說法，正確的是(

)A．單擺運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是重力和擺線拉力的合力B．單擺運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向的一個(gè)分力C．單擺經(jīng)過平衡位置時(shí)合力為零D．單擺運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是擺線拉力的一個(gè)分力[思路點(diǎn)撥]單擺的回復(fù)力由擺球重力沿圓弧切線方向的分力提供，在平衡位置處，擺球位移為零，水平加速度為零。第十六頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日[解析]

單擺運(yùn)動(dòng)是在一段圓弧上運(yùn)動(dòng)，因此單擺運(yùn)動(dòng)過程不僅有回復(fù)力，而且有向心力，即單擺運(yùn)動(dòng)的合外力不僅要提供回復(fù)力，還要提供向心力，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；單擺的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向的一個(gè)分力，而不是擺線拉力的分力，故選項(xiàng)B正確，D錯(cuò)誤；單擺經(jīng)過平衡位置時(shí)，回復(fù)力為零，向心力最大，故其合外力不為零，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤。[答案]

B第十七頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日(1)彈簧振子在平衡位置的回復(fù)力為零，合力也為零。(2)單擺是一種特殊的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其軌跡為圓弧，在平衡位置回復(fù)力為零，合力不為零。第十八頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日第十九頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D11－4－2第二十頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日第二十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D11－4－3第二十二頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日2．一個(gè)單擺的長(zhǎng)為l，在其懸點(diǎn)O的正下方0.19l處有一釘子P(如圖11－4－4所示)，現(xiàn)將擺球向左拉開到A，使擺線偏角θ＜5°，放手后使其擺動(dòng)，求出單擺的振動(dòng)周期。

圖11－4－4第二十三頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日[審題指導(dǎo)]

(1)題中給出“擺線偏角θ＜5°”說明小球的運(yùn)動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)；(2)從圖中看出這不是一個(gè)完整的單擺，是由兩個(gè)單擺構(gòu)成，所以周期應(yīng)是兩個(gè)單擺周期的合成。[解析]釋放后擺球到達(dá)右邊最高點(diǎn)B處，由機(jī)械能守恒可知B和A等高，則擺球始終做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。擺球做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的擺長(zhǎng)有所變化，它的周期為兩個(gè)不同單擺的半周期的和。

小球在左邊的周期為第二十四頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日第二十五頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日第二十六頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日1．儀器和器材

擺球2個(gè)(鐵質(zhì)和銅質(zhì)并穿有中心孔)、秒表、物理支架、米尺或鋼卷尺、游標(biāo)卡尺、細(xì)線等。2．實(shí)驗(yàn)步驟

(1)做單擺：如圖11－4－5所示，把擺球用細(xì)線懸掛在物理支架上，擺長(zhǎng)最好能有1米左右，這樣可使測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確些。圖11－4－5第二十七頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日第二十八頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)次數(shù)擺長(zhǎng)l(m)周期T(s)加速度g(m/s2)g的平均值(m/s2)123第二十九頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D11－4－6第三十頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日(3)作T2－l圖象的優(yōu)點(diǎn)：

用圖象法處理數(shù)據(jù)既直觀又方便，同時(shí)也能最大限度地減小偶然誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的影響。由于T－l的圖象不是直線，不便于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，所以采用T2－l的圖象，目的是為了將曲線轉(zhuǎn)換為直線，便于利用直線的斜率計(jì)算重力加速度。第三十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日[名師點(diǎn)睛]

(1)選擇材料時(shí)應(yīng)選擇細(xì)而不易伸長(zhǎng)的線，長(zhǎng)度一般在1m左右，小球應(yīng)選密度較大，直徑較小的。(2)線應(yīng)夾在鐵夾的下面，防止因擺動(dòng)而改變擺線的長(zhǎng)度。(3)注意擺動(dòng)時(shí)控制擺線偏離豎直方向的角度應(yīng)很小。(4)擺球擺動(dòng)時(shí)，要使之保持在同一個(gè)豎直平面內(nèi)，不要形成圓錐擺。方法是將擺球拉到一定位置后由靜止釋放。(5)計(jì)算單擺的振動(dòng)次數(shù)時(shí)，應(yīng)以擺球通過最低位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，以后擺球應(yīng)從同一方向通過最低點(diǎn)時(shí)計(jì)數(shù)，要多測(cè)幾次(如30次或50次)全振動(dòng)的時(shí)間，用取平均值的辦法求周期。第三十二頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日3．(2011·福建高考)某實(shí)驗(yàn)小組在利用單擺測(cè)定當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊膶?shí)驗(yàn)中：圖11－4－7(1)用游標(biāo)