11.4单摆ppt课件
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1、,第十一章 机械振动,4单摆,1.知道单摆振动时回复力的来源. 2.知道影响单摆周期的因素,掌握单摆的周期公式. 3.掌握用单摆测定重力加速度的原理和方法,学科素养与目标要求,物理观念:,科学思维:,科学探究:,1.理解单摆模型和单摆做简谐运动的条件. 2.引导学生对摆球进行受力分析,将单摆纳入简谐运动模型.,1.观察单摆,对影响单摆周期的因素进行猜想,然后通过实验探究认识到影响单摆周期的因素. 2.会一起测量当地的重力加速度.,NEIRONGSUOYIN,内容索引,自主预习 预习新知 夯实基础,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,自主预习,1.单摆 (1)如果细线的质
2、量与小球相比可以 ,球的直径与线的长度相比也可以忽略,这样的装置就叫做单摆.单摆是实际摆的 模型. (2)单摆的平衡位置:摆球 时所在的位置. 2.单摆的回复力 (1)回复力的来源:如图1所示,摆球的重力沿圆弧_ (填“切向”或“法线方向”)的分力提供回复力.,一、单摆及单摆的回复力,图1,忽略,理想化,静止,切向,位移,平衡,位置,1.单摆振动的周期与摆球质量 (填“有关”或“无关”),在振幅较小时与振幅 (填“有关”或“无关”),但与摆长 (填“有关”或“无关”),摆长越长,周期 (填“越长”“越短”或“不变”). 2.单摆的周期公式T .,二、单摆的周期,无关,无关,有关,越长,1.实验
3、原理 由T2 ,得g ,则测出单摆的 和 ,即可求出当地的重力加速度.,三、用单摆测定重力加速度,摆长l,周期T,2.数据处理 (1)平均值法:利用实验中获得的摆长和周期的实验数据,从中选择几组,分别计算重力加速度,然后取平均值. (2)图象法:以l和T2为纵坐标和横坐标,作出函数l 的图象,图象的斜率k= ,进而求出重力加速度g.,1.判断下列说法的正误. (1)单摆运动的回复力是重力和摆线拉力的合力.() (2)单摆经过平衡位置时受到的合力为零.() (3)制作单摆的摆球越大越好.() (4)若单摆的振幅变为原来的一半,则周期也将变为原来的一半.(),即学即用,2.一个理想的单摆,已知其周
4、期为T.如果由于某种原因重力加速度变为原来的2倍,振幅变为原来的3倍,摆长变为原来的8倍,摆球质量变为原来的2倍,它的周期变为_.,2T,重点探究,(1)单摆的回复力就是单摆所受的合外力吗?,一、单摆及单摆的回复力,(2)单摆经过平衡位置时,回复力为零,合外力也为零吗?,答案回复力不是合外力.单摆的运动可看做变速圆周运动,其重力可分解为沿悬线方向的分力和沿圆弧切线方向的分力,重力沿圆弧切线方向的分力提供使摆球沿圆弧振动的回复力.,答案单摆经过平衡位置时,回复力为零,但合外力不为零.,导学探究,1.单摆向心力来源:细线拉力和重力沿径向的分力的合力. 2.单摆回复力来源:重力沿圆弧切线方向的分力F
5、mgsin 提供使摆球振动的回复力. 3.回复力的大小:在偏角很小时,摆球的回复力满足Fkx,此时摆球的运动可看成是简谐运动. 注意(1)单摆经过平衡位置时,回复力为零,但合外力不为零. (2)单摆的回复力为小球受到的重力沿圆弧切线方向的分力,而不是小球受到的合外力.,知识深化,例1图2中O点为单摆的固定悬点,现将摆球(可视为质点)拉至A点,此时细线处于张紧状态,释放摆球,摆球将在竖直平面内的A、C之间来回摆动,B点为运动中的最低位置,则在摆动过程中 A.摆球受到重力、拉力、向心力、回复力四个力的作用 B.摆球在A点和C点处,速度为零,合力与回复力也为零 C.摆球在B点处,速度最大,细线拉力也
6、最大 D.摆球在B点处,速度最大,回复力也最大,图2,解析摆球在运动过程中只受到重力和拉力作用,A错误; 摆球在摆动过程中,在最高点A、C处速度为零,回复力最大,合力不为零,在最低点B处,速度最大,回复力为零,细线的拉力最大,C正确,B、D错误.,二、单摆的周期,导学探究,(1)单摆的摆长l等于悬线的长度吗?,答案不等于.单摆的摆长l等于悬线的长度与摆球的半径之和.,(2)将一个单摆移送到不同的星球表面时,周期会发生变化吗?,答案可能会.单摆的周期与所在地的重力加速度g有关,不同星球表面的重力加速度可能不同.,1.伽利略发现了单摆运动的等时性,惠更斯得出了单摆的周期公式并发明了摆钟.,知识深化
7、,3.对周期公式的理解 (1)单摆的周期公式在单摆偏角很小时成立(偏角为5时,由周期公式算出的周期和准确值相差0.01%). (2)公式中l是摆长,即悬点到摆球球心的距离ll线r球. (3)公式中g是单摆所在地的重力加速度,由单摆所在的空间位置决定. (4)周期T只与l和g有关,与摆球质量m及振幅无关,所以单摆的周期也叫固有周期.,例2(2018黄埔区高二检测)某单摆由1 m长的摆线连接一个直径2 cm的铁球组成,关于单摆周期,下列说法中正确的是 A.用大球替代小球,单摆的周期不变 B.摆角从5改为3,单摆的周期会变小 C.用等大的铜球替代铁球,单摆的周期不变 D.将单摆从赤道移到北极,单摆的
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