高中物理(新教材)選修1課件1：2 4 單擺 人教版

第二章機(jī)械振動(dòng)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)際擺的理想化模型粗麻繩

細(xì)繩橡皮筋②③④①O思考與討論以下擺是否是單擺：懸線：細(xì)、長、伸縮可以忽略擺球：小而重（即密度大）用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0.2米的細(xì)絲線

D.長為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AF課堂練習(xí)擺長

L=L0+R擺長:擺球重心到擺動(dòng)圓弧圓心的距離擺長和偏角θ偏角偏角:擺球擺到最高點(diǎn)時(shí)，細(xì)線與豎直方向的夾角思考與討論單擺振動(dòng)是不是簡諧運(yùn)動(dòng)？判斷物體是否做簡諧運(yùn)動(dòng)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(dòng)圖像去判斷C

2．受力分析:BAO3．回復(fù)力來源：重力沿切線方向的分力G21．平衡位置：二、單擺的回復(fù)力大?。篏2=Gsinθ=mgsinθ方向：沿切線指向平衡位置θTGG2G1最低點(diǎn)O

x二、單擺的回復(fù)力當(dāng)θ很小時(shí)，x≈弧長F＝G2=Gsinθ=mgsinθ位移方向與回復(fù)力方向相反sinθ≈θ=Lθ一般偏角θ<5°二、單擺的回復(fù)力結(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），因此單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)一般偏角θ<5°二、單擺的回復(fù)力結(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），因此單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)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．周期與擺長是否有關(guān)?4．周期與重力加速度是否有關(guān)?三、單擺的周期探究方法：控制變量法三、單擺的周期結(jié)論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1．與振幅無關(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)量無關(guān)3．與擺長有關(guān)——擺長越長，周期越大單擺振動(dòng)的周期公式：

單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)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。荷蘭物理學(xué)家惠更斯首先發(fā)現(xiàn)三、單擺的周期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。四、單擺周期公式的應(yīng)用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課堂練習(xí)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課堂練習(xí)得

只要測(cè)出單擺的擺長L和振動(dòng)周期T，就可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭的值單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，其周期為：實(shí)驗(yàn)：研究用單擺測(cè)重力加速度一、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)步驟1．做單擺：取約1米長的線繩栓位小鋼球，然后固定在桌邊的鐵架臺(tái)上?！?/p>

二、實(shí)驗(yàn)步驟算出半徑r，也準(zhǔn)確到毫米2．測(cè)擺長：(1)用米尺量出懸線長L，準(zhǔn)確到毫米(2)用游標(biāo)卡尺測(cè)擺球直徑擺長為L+rL051001二、實(shí)驗(yàn)步驟用秒表測(cè)量單擺的周期。3．測(cè)周期：把單擺從平衡位置拉開一個(gè)角度（＜5o）放開它2分7.6秒秒表的讀數(shù)031233435637839411043121445164718492051225324265557285901267891011345121314二、實(shí)驗(yàn)步驟

用秒表測(cè)量單擺完成30次全振動(dòng)（或50次）所用的時(shí)間t，求出完成一次全振動(dòng)所需要的時(shí)間，這個(gè)平均時(shí)間就是單擺的周期。3．測(cè)周期：把單擺從平衡位置拉開一個(gè)角度（＜5o）放開它T=t/n

為了測(cè)量周期，擺球到達(dá)哪個(gè)位置的時(shí)刻作為計(jì)時(shí)開始與停止的時(shí)刻比較好？應(yīng)以擺球經(jīng)平衡位置計(jì)時(shí)開始與停止時(shí)刻二、實(shí)驗(yàn)步驟4．求重力加速度：把測(cè)得的周期和擺長的數(shù)值代入公式，求出重力加速度g的值來。

改變擺長，重做幾次實(shí)驗(yàn).計(jì)算出每次實(shí)驗(yàn)的重力加速度.最后求出幾次實(shí)驗(yàn)得到的重力加速度的平均值，即可看作本地區(qū)的重力加速度.5．多次測(cè)量求平均值：思考：如果要求用圖象法來測(cè)定重力加速度，哪么應(yīng)該如何建立坐標(biāo)系？三、實(shí)驗(yàn)器材3．游標(biāo)卡尺4．秒表（停表）1．單擺組2．米尺四、注意事項(xiàng)1．選擇材料時(shí)應(yīng)選擇細(xì)輕又不易伸長的線，長度一般在1m左右，小球應(yīng)選用密度較大的金屬球，直徑應(yīng)較小，最好不超過2cm；2．單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上，應(yīng)夾緊在鐵夾中，以免擺動(dòng)時(shí)發(fā)生擺線下滑或懸點(diǎn)不固定，擺長改變的現(xiàn)象；3．注意擺動(dòng)時(shí)擺角不易過大，不能超過10o，以保證單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)；4．?dāng)[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；5．測(cè)量從球通過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，因?yàn)樵诖宋恢脭[球速度最大，易于分辨小球過此位置的時(shí)刻。6．為了減少偶然誤差改變擺長，多次測(cè)量求平均值。如何理解單擺的周期公式秒擺:周期為2s的單擺為秒擺。試計(jì)算出秒擺的擺長？（g=9.8m/s2)如何理解單擺的周期公式重力加速度g：由單擺所在的空間位置決定。緯度越低，高度越高，g值就越小。不同星球上g值也不同。如何理解單擺的周期公式重力加速度g還由單擺系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定。系統(tǒng)處于超重狀態(tài)時(shí)，重力加速度的等效值g`=g+a系統(tǒng)處于失重狀態(tài)時(shí)，重力加速度的等效值g`=g-a系統(tǒng)處于完全失重時(shí)（如在軌道衛(wèi)星內(nèi)）g`=0，擺球不擺動(dòng)如何理解單擺的周期公式擺長L:擺球重心到擺動(dòng)圓弧圓心的距離不一定是擺線的長備用工具&資料如何理解單擺的周期公式重力加速度g還由單擺系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定。系統(tǒng)處于超重狀態(tài)時(shí)，重力加速度的等效值g`=g+a系統(tǒng)處于失重狀態(tài)時(shí)，重力加速度的等效值g`=g-a系統(tǒng)處于完全失重時(shí)（如在軌道衛(wèi)星內(nèi)）g`=0，擺球不擺動(dòng)如何理解單擺的周期公式秒擺:周期為2s的單擺為秒擺。試計(jì)算出秒擺的擺長？（g=9.8m/s2)粗麻繩

細(xì)繩橡皮筋②③④①O思考與討論以下擺是否是單擺：懸線：細(xì)、長、伸縮可以忽略擺球：小而重（即密度大）用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0.2米的細(xì)絲線

D.長為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AF課堂練習(xí)C

2．受力分析:BAO3．回復(fù)力來源：重力沿切