單擺同步課件

1、自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析第第3節(jié)單擺節(jié)單擺自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析1知道什么是單擺，了解單擺的構(gòu)成知道什么是單擺，了解單擺的構(gòu)成2掌握單擺振動的特點，知道單擺回復(fù)力的成因，理解擺掌握單擺振動的特點，知道單擺回復(fù)力的成因，理解擺角很小時單擺的振動是簡諧運動角很小時單擺的振動是簡諧運動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，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)的計算并能用來進(jìn)行有關(guān)的計算4知道用單擺可測定重力加速度知道用單擺可測定重力加速度. 自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課

2、堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析一、單擺的回復(fù)力一、單擺的回復(fù)力結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)細(xì)線上端細(xì)線上端 ，下端系一，下端系一 ，如果細(xì)線的質(zhì)量與，如果細(xì)線的質(zhì)量與 相比可以忽略，相比可以忽略， 與細(xì)線長度相比可以與細(xì)線長度相比可以忽略，同時不計忽略，同時不計 ，忽略擺動過程中所受，忽略擺動過程中所受 作用這種裝置可看作單擺單擺是實際擺的作用這種裝置可看作單擺單擺是實際擺的 模型模型固定固定小球小球小球質(zhì)量小球質(zhì)量小球直徑小球直徑細(xì)線的伸縮細(xì)線的伸縮阻力阻力理想化理想化自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析擺球運動特點擺球運動特點(1)以懸點為圓心在豎直

3、平面內(nèi)做以懸點為圓心在豎直平面內(nèi)做 (2)以最低點為平衡位置做以最低點為平衡位置做 單擺回復(fù)力單擺回復(fù)力(1)回復(fù)力來源：擺球的重力沿回復(fù)力來源：擺球的重力沿 的分力充當(dāng)回復(fù)力，的分力充當(dāng)回復(fù)力，不是不是 (2)回復(fù)力的特點：回復(fù)力的特點：在偏角很小時，單擺所受的回復(fù)力與它在偏角很小時，單擺所受的回復(fù)力與它偏離平衡位置的位移成偏離平衡位置的位移成 ，方向總指向，方向總指向 ，即，即F .(3)運動規(guī)律：運動規(guī)律：單擺在偏角很小時做單擺在偏角很小時做 運動，其振動圖象運動，其振動圖象遵循遵循 函數(shù)規(guī)律函數(shù)規(guī)律圓周運動圓周運動振動振動圓弧切線圓弧切線合外力合外力正比正比平衡位置平衡位置kx簡諧簡諧

4、正弦正弦自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析二、單擺的周期二、單擺的周期探究單擺的振幅、擺球的質(zhì)量、擺長對周期的影響探究單擺的振幅、擺球的質(zhì)量、擺長對周期的影響(1)探究方法：探究方法： (2)探究結(jié)論：探究結(jié)論：單擺周期與單擺單擺周期與單擺 、 無關(guān)，與單擺無關(guān)，與單擺 有關(guān)有關(guān)(3)注意要點：注意要點：擺的振幅不要擺的振幅不要 ；擺線要擺線要 、伸、伸縮性縮性 ，懸線上端應(yīng)，懸線上端應(yīng) ；擺球質(zhì)量要擺球質(zhì)量要 ，體，體積積 ；擺長的測量值等于擺長的測量值等于 與與 之和；之和；測量單擺多個周期的總時間；測量單擺多個周期的總時間；運用運用 處理實驗處理實驗

5、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制變量法控制變量法質(zhì)量質(zhì)量振幅振幅擺長擺長過大過大細(xì)些細(xì)些小些小些固定固定大些大些小些小些擺線長度擺線長度球半徑球半徑圖象法圖象法自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析惠更斯惠更斯 正比正比 反比反比 自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析擺長擺長 擺長擺長l 周期周期T 自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析擺長擺長 周期周期 5 長長 自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析一、對單擺模型的進(jìn)一步理解一、對單擺模型的進(jìn)一步理解 運動特點運動特點 (

6、1)擺線以懸點為圓心做變速圓周運動，因此在運動過程擺線以懸點為圓心做變速圓周運動，因此在運動過程 中只要速度中只要速度v0，半徑方向都受向心力，半徑方向都受向心力. (2)擺線同時以平衡位置為中心做往復(fù)運動，因此在運動擺線同時以平衡位置為中心做往復(fù)運動，因此在運動 過程中只要不在平衡位置，軌跡的切線方向都受回復(fù)過程中只要不在平衡位置，軌跡的切線方向都受回復(fù) 力力自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析擺球的受力擺球的受力(1)任意位置任意位置如圖如圖131所示，所示，G2Gcos ，F(xiàn)G2的作用就是提供擺球繞的作用就是提供擺球繞O做變速圓做變速圓周運動的向心力；

7、周運動的向心力；G1Gsin 的作用的作用提供擺球以提供擺球以O(shè)為中心做往復(fù)運動的回為中心做往復(fù)運動的回復(fù)力復(fù)力 圖圖131自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析二、單擺做簡諧運動時的周期與哪些因素有關(guān)二、單擺做簡諧運動時的周期與哪些因素有關(guān)伽利略發(fā)現(xiàn)了單擺運動的等時性，惠更斯得出了單擺的周伽利略發(fā)現(xiàn)了單擺運動的等時性，惠更斯得出了單擺的周 期公式并發(fā)明了擺鐘期公式并發(fā)明了擺鐘影響單擺周期的因素影響單擺周期的因素 (1)單擺的周期跟單擺的振幅無關(guān)；單擺的周期跟單擺的振幅無關(guān)； (2)單擺的

8、周期跟擺球的質(zhì)量無關(guān)；單擺的周期跟擺球的質(zhì)量無關(guān)； (3)單擺的周期跟擺長有關(guān)，擺長越長，周期越大單擺的周期跟擺長有關(guān)，擺長越長，周期越大 自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析實驗步驟實驗步驟(1)做單擺做單擺讓線的一端穿過小球的小孔，然后打一個比小孔大一些讓線的一端穿過小球的小孔，然后打一個比小孔大一些的結(jié)的結(jié)把線的上端用鐵夾固定在鐵架臺上并把鐵架臺放在實驗把線的上端用鐵夾固定在鐵架臺上并把鐵架臺放在實驗桌邊，使鐵

9、夾伸到桌面以外，讓擺球自由下垂，在單擺平桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，讓擺球自由下垂，在單擺平衡位置處作上標(biāo)記衡位置處作上標(biāo)記自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析設(shè)計如下所示實驗表格設(shè)計如下所示實驗表格自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析圖圖1 13 32 2 自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析 單擺周期公式的應(yīng)用單擺周期公式的應(yīng)用 【典例典例1】

10、 已知秒擺的擺長是已知秒擺的擺長是1 m，當(dāng)擺長改變?yōu)?，?dāng)擺長改變?yōu)?.81 m時，時，振動周期是多少？要使振動周期為振動周期是多少？要使振動周期為4 s，擺長應(yīng)是多少？，擺長應(yīng)是多少？自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析答案答案1.8 s4 m自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析【變式變式1】 已知在單擺已知在單擺a完成完成10次全振動的時間內(nèi)，單擺次全振動的時間內(nèi)，單擺b完完成了成了6次全振動，兩擺長之差為次全振動，兩擺長之差為1.6 m，則兩單擺長，則兩單擺長la與與lb分別為分別為()Ala2.5 m，lb0.9

11、m Bla0.9 m，lb2.5 mCla2.4 m，lb4.0 m Dla4.0 m，lb2.4 m自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析答案答案B自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析 單擺的運動圖象單擺的運動圖象 【典例典例2】 如如133是兩個單擺的振是兩個單擺的振動圖象動圖象(1)甲、乙兩個擺的擺長之比是多少？甲、乙兩個擺的擺長之比是多少？(2)以向右的方向作為擺球偏離平衡以向右的方向作為擺球偏離平衡位置的位移的正方向，從位置的位移的正方向，從t0起，起，乙第一次到達(dá)右方最大位移時，甲乙第一次到達(dá)右方最大位移時，甲振

12、動到了什么位置？向什么方向運振動到了什么位置？向什么方向運動？動？圖圖1 13 33 3自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析答案答案(1)14(1)14(2)(2)平衡位置，向左運動平衡位置，向左運動自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析借題發(fā)揮借題發(fā)揮單擺做簡諧運動的圖象與彈簧振子的振動圖象相單擺做簡諧運動的圖象與彈簧振子的振動圖象相似，均為正弦或余弦曲線，由振動圖象可以讀出單擺的振動似，均為正弦或余弦曲線，由振動圖象可以讀出單擺的振動周期，由周期公式

13、可以得到擺長和重力加速度的關(guān)系周期，由周期公式可以得到擺長和重力加速度的關(guān)系自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析【變式變式2】 圖圖134為甲、乙兩單擺的振為甲、乙兩單擺的振動圖象，則動圖象，則 ()A若甲、乙兩單擺在同一地點擺動，若甲、乙兩單擺在同一地點擺動，則甲、乙兩單擺的擺長之比則甲、乙兩單擺的擺長之比l甲甲 l乙乙 2 1B若甲、乙兩單擺在同一地點擺動，若甲、乙兩單擺在同一地點擺動， 則甲、乙兩單擺的擺長之比則甲、乙兩單擺的擺長之比l甲甲 l乙乙 4 1圖圖1 13 34 4自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析C若

14、甲、乙兩擺擺長相同，且在不同的星球上擺動，則甲、若甲、乙兩擺擺長相同，且在不同的星球上擺動，則甲、乙兩擺所在星球的重力加速度之比乙兩擺所在星球的重力加速度之比g甲甲 g乙乙4 1D若甲、乙兩擺擺長相同，且在不同的星球上擺動，則甲、若甲、乙兩擺擺長相同，且在不同的星球上擺動，則甲、乙兩擺所在星球的重力加速度之比乙兩擺所在星球的重力加速度之比g甲甲 g乙乙1 4解析解析由圖象可知由圖象可知T甲甲T乙乙21，若兩單擺在同一地，若兩單擺在同一地點，則兩擺長之比為點，則兩擺長之比為l甲甲l乙乙41；若兩擺長相等，則；若兩擺長相等，則所在星球的重力加速度之比為所在星球的重力加速度之比為g甲甲g乙乙14.答

15、案答案BD自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析 用單擺測重力加速度用單擺測重力加速度 【典例典例3】 在做在做“用單擺測定重力加速度用單擺測定重力加速度”的實驗時，用的實驗時，用擺長擺長l和周期和周期T計算重力加速度的公式是計算重力加速度的公式是g_.若已若已知擺球直徑為知擺球直徑為2.00 cm，讓刻度尺的零點對準(zhǔn)擺線的懸，讓刻度尺的零點對準(zhǔn)擺線的懸點，擺線豎直下垂，如圖點，擺線豎直下垂，如圖135甲所示，則單擺擺長甲所示，則單擺擺長是是_ m若測定了若測定了40次全振動的時間如圖次全振動的時間如圖135乙乙中秒表所示，則秒表讀數(shù)是中秒表所示，則秒表讀數(shù)是

16、_ s，單擺擺動周期，單擺擺動周期是是_自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析圖圖135自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析為了提高測量精度，需多次改變?yōu)榱颂岣邷y量精度，需多次改變l值，并測得相應(yīng)的值，并測得相應(yīng)的T值現(xiàn)值現(xiàn)將測得的六組數(shù)據(jù)標(biāo)示在以將測得的六組數(shù)據(jù)標(biāo)示在以l為橫坐標(biāo)、以為橫坐標(biāo)、以T2為縱坐標(biāo)的坐標(biāo)為縱坐標(biāo)的坐標(biāo)系上，即圖系上，即圖136中用中用“”表示的點，則：表示的點，則：圖圖1 13 36 6自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析(1)單擺做簡諧運動應(yīng)滿足的條件是單擺做

17、簡諧運動應(yīng)滿足的條件是_(2)試根據(jù)圖中給出的數(shù)據(jù)點作出試根據(jù)圖中給出的數(shù)據(jù)點作出T2和和l的關(guān)系圖線，根據(jù)圖的關(guān)系圖線，根據(jù)圖線可求出線可求出g_m/s2.(結(jié)果取兩位有效數(shù)字結(jié)果取兩位有效數(shù)字)自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析答案答案見解析見解析自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析【變式變式3】 某同學(xué)在做某同學(xué)在做“利用單擺測重力加速度利用單擺測重力加速度”實驗中，實驗中，先測得擺線長先測得擺線長101.00 cm，擺球直徑為，擺球直徑為2.00 cm，然后用秒，然后用秒表記錄了單擺振動表記錄了單擺振動50次所用

18、的時間為次所用的時間為101.5 s則則(1)他測得的重力加速度他測得的重力加速度g_ m/s2.(2)他測得的他測得的g值偏小，可能的原因是值偏小，可能的原因是 ()A測擺線長時擺線拉得過緊測擺線長時擺線拉得過緊B擺線上端未牢固地系于懸點，振動中出現(xiàn)松動，使擺擺線上端未牢固地系于懸點，振動中出現(xiàn)松動，使擺線長度增加了線長度增加了C開始計時時，秒表過遲按下開始計時時，秒表過遲按下D實驗中誤將實驗中誤將49次全振動次數(shù)記為次全振動次數(shù)記為50次次自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析答案答案(1)9.76(2)B 自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析單擺周期公式的應(yīng)用單擺周期公式的應(yīng)用1.如圖如圖137所示，一擺長為所示，一擺長為l的單擺，的單擺，在懸點的正下方的在懸點的正下方的P處有一釘子，處有一釘子，P與與懸點相距懸點相距l(xiāng)l，則這個單擺做小幅度，則這個單擺做小幅度擺動時的周期為擺動時的周期為 ()圖圖1 13 37 7