（浙江專用）2018-2019學(xué)年高中物理 第十一章 機(jī)械振動(dòng) 第4課時(shí) 單擺課件 新人教版選修3-4.ppt

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1、第4課時(shí)單擺,研究選考把握考情,知識點(diǎn)一單擺的回復(fù)力,基礎(chǔ)梳理,1.單擺：用細(xì)線懸掛著小球，如果細(xì)線的質(zhì)量與_____相比可以忽略，__________與細(xì)線長度相比可以忽略，這樣的裝置就叫做單擺。單擺是實(shí)際擺的______模型。2.單擺的回復(fù)力：在偏角很小的情況下，擺球所受的回復(fù)力與它偏離平衡位置的位移成_____，方向總是指向_________，因此單擺做_________。,小球,球的直徑,理想化,正比,平衡位置,簡諧運(yùn)動(dòng),1.單擺(1)單擺是實(shí)際擺的理想化模型(2)實(shí)際擺看作單擺的條件擺線的形變量與擺線長度相比小得多擺線的質(zhì)量與擺球質(zhì)量相比小得多擺球的直徑與擺線長度相比小得多2.單擺的

2、回復(fù)力(1)單擺的回復(fù)力是由重力沿圓弧切向的分力Fmgsin提供的。,要點(diǎn)精講,注意：(1)單擺經(jīng)過平衡位置時(shí)，回復(fù)力為零，但合外力不為零。(2)單擺的回復(fù)力為小球受到的沿切線方向的合力，而不是小球受到的合外力,【例1】對于單擺，以下說法中正確的是()A.單擺振動(dòng)時(shí)，擺球受到的向心力大小處處相等B.單擺運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力就是擺球受到的合力C.擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)所受回復(fù)力為零D.擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)所受合外力為零,答案C,名師點(diǎn)睛單擺的回復(fù)力是重力在切線方向的分力，或者說是擺球所受合外力在切線方向的分力。擺球所受的合外力在擺線方向的分力作為擺球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，所以并不是合外力完全用來提供回復(fù)力。因此

3、擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)，只是回復(fù)力為零，而不是合外力為零(此時(shí)合外力提供擺球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力)。,知識點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)：探究單擺周期與擺長的關(guān)系,要點(diǎn)精講,操作指要1.要保證單擺在同一豎直平面內(nèi)擺動(dòng)。2.擺動(dòng)偏角盡量不要大于5。3.懸線上端不要隨擺球擺動(dòng)，一定要使之固定。4.測量線長時(shí)要將其掛好后再測量。5.開始計(jì)時(shí)的位置選在擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)。6.測量周期時(shí)，一般測單擺振動(dòng)3050次全振動(dòng)的時(shí)間，再求周期。7.處據(jù)數(shù)理時(shí)，一般作出LT2的關(guān)系圖象，找出周期與擺長的關(guān)系。,【例2】某同學(xué)在探究影響單擺周期的因素時(shí)有如下操作，請判斷是否恰當(dāng)(填“是”或“否”)。把單擺從平衡位置拉開約5釋放；_______

4、_在擺球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)啟動(dòng)秒表計(jì)時(shí)；________用秒表記錄擺球一次全振動(dòng)的時(shí)間作為周期。________,該同學(xué)改進(jìn)測量方法后，得到的部分測量數(shù)據(jù)見下表。用螺旋測微器測量其中一個(gè)擺球直徑的示數(shù)如圖1所示，該球的直徑為______________mm。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以初步判斷單擺周期隨________的增大而增大，與擺球的質(zhì)量無關(guān)。,圖1,答案是是否20.683(20.68220.684)擺長,知識點(diǎn)三單擺的周期,基礎(chǔ)梳理,惠更斯,正比,反比,無關(guān),要點(diǎn)精講,1.伽利略發(fā)現(xiàn)了單擺運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性，惠更斯得出了單擺的周期公式并發(fā)明了擺鐘。,【例3】用空心鐵球內(nèi)部裝滿水做擺球，若球正下方有一小孔，水不

5、斷從孔中流出，從球內(nèi)裝滿水到水流完為止的過程中，其振動(dòng)周期的大小是()A.不變B.變大C.先變大后變小再回到原值D.先變小后變大再回到原值解析單擺的周期與擺球的質(zhì)量無關(guān)，但當(dāng)水從球中向外流出時(shí)，等效擺長是先變長后變短，因而周期先變大后變小再回到原值，故選項(xiàng)C正確。答案C,知識點(diǎn)四實(shí)驗(yàn)：用單擺測定重力加速度,要點(diǎn)精講,操作指要1.懸線頂端不能晃動(dòng)，需用夾子夾住，保證頂點(diǎn)固定。2.強(qiáng)調(diào)在同一平面內(nèi)振動(dòng)且擺角小于5。3.選擇在擺球擺到平衡位置處時(shí)開始計(jì)時(shí)，并數(shù)準(zhǔn)全振動(dòng)的次數(shù)。4.小球自然下垂時(shí)，用毫米刻度尺量出懸線長l線，用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑，然后算出擺球的半徑r，則擺長ll線r。5.選用一米左

6、右的細(xì)線。,6.數(shù)據(jù)據(jù)理,圖2,【例4】下表是用單擺測定重力加速度實(shí)驗(yàn)中獲得的有關(guān)數(shù)據(jù)：,(1)利用上述數(shù)據(jù)，在圖3中描出lT2的圖象。,圖3,(2)利用圖象，取T25.2s2時(shí)，l________m，重力加速度g________m/s2。,答案(1)見解析圖(2)1.39.86,1.關(guān)于單擺，下列認(rèn)識中正確的是()A.一根線系著一個(gè)球懸掛起來，這樣的裝置就是單擺B.可以看成單擺的裝置中，細(xì)線的伸縮和質(zhì)量忽略不計(jì)，線長比小球直徑大得多C.單擺的振動(dòng)總是簡諧運(yùn)動(dòng)D.兩個(gè)單擺只要結(jié)構(gòu)相同，它們的振動(dòng)步調(diào)便相同解析單擺是實(shí)際擺的思想化模型，實(shí)際擺只有在不計(jì)繩的伸縮、質(zhì)量和阻力以及小球可以看做質(zhì)點(diǎn)時(shí)才

7、能看做單擺，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；單擺的運(yùn)動(dòng)只有在擺角很小時(shí)才能看做簡諧運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；兩單擺結(jié)構(gòu)相同時(shí)，振動(dòng)步調(diào)不一定相同，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案B,2.單擺原來的周期為T，下列哪種情況會(huì)使單擺的周期發(fā)生變化()A.擺長減為原來的四分之一B.擺球的質(zhì)量減為原來的四分之一C.振幅減為原來的四分之一D.重力加速度減為原來的四分之一解析由單擺周期公式可知周期僅與擺長、重力加速度有關(guān)。答案AD,3.(20164月浙江選考)擺球質(zhì)量相等的甲、乙兩單擺懸掛點(diǎn)高度相同，其振動(dòng)圖象如圖4所示。選懸掛點(diǎn)所在水平面為重力勢能的參考面，由圖可知(),A.甲、乙兩單擺的擺長之比是B.ta時(shí)刻甲、乙兩單擺的擺角相等C.tb

8、時(shí)刻甲、乙兩單擺的勢能差最大D.tc時(shí)刻甲、乙兩單擺的速率相等,圖4,答案AC,4.在做“用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，用擺長l和周期T計(jì)算重力加速度的公式是g________。若已知擺球直徑為2.00cm，讓刻度尺的零點(diǎn)對準(zhǔn)擺線的懸點(diǎn)，擺線豎直下垂，如圖5所示，則單擺擺長是________m。若測定了40次全振動(dòng)的時(shí)間是75.2s，單擺擺動(dòng)周期是________。,圖5,為了提高測量精度，需多次改變l值，并測得相應(yīng)的T值?，F(xiàn)將測得的六組數(shù)據(jù)標(biāo)示在以l為橫坐標(biāo)、以T2為縱坐標(biāo)的坐標(biāo)系上，如圖6所示，則：,圖6,單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)應(yīng)滿足的條件是______________________________________________________________________________________________________________。試根據(jù)圖中給出的數(shù)據(jù)點(diǎn)作出T2和l的關(guān)系圖線，根據(jù)圖線可求出g________m/s2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),答案見解析,