版高中物理全程學習方略配套課件單擺新人教版選修學習教案

1、會計學1版高中物理全程學習版高中物理全程學習(xux)方略配套課件方略配套課件單擺新人教版選修單擺新人教版選修第一頁，共72頁。第1頁/共71頁第二頁，共72頁。第2頁/共71頁第三頁，共72頁。第3頁/共71頁第四頁，共72頁。第4頁/共71頁第五頁，共72頁。第5頁/共71頁第六頁，共72頁。第6頁/共71頁第七頁，共72頁。第7頁/共71頁第八頁，共72頁。第8頁/共71頁第九頁，共72頁。第9頁/共71頁第十頁，共72頁。第10頁/共71頁第十一頁，共72頁。第11頁/共71頁第十二頁，共72頁。一、單擺(dn bi)做簡諧運動第12頁/共71頁第十三頁，共72頁。1單擺的回復力如圖所

2、示，重力G沿圓弧切線方向的分力(fnl)G1=mgsin是沿擺球運動方向的力，正是這個力提供了使擺球振動的回復力：F=G1=mgsin.第13頁/共71頁第十四頁，共72頁。2單擺做簡諧運動的推證在偏角很小時，sin ,又回復(huf)力=mgsin,所以單擺的回復(huf)力為F= (式中x表示擺球偏離平衡位置的位移，l表示單擺的擺長，負號表示回復(huf)力F與位移x的方向相反)，由此知回復(huf)力符合F=-kx，單擺做簡諧運動.第14頁/共71頁第十五頁，共72頁。 (1)小球的重力在沿圓弧切線方向上的分力提供回復力，而不是小球的合力(2)單擺做簡諧運動的條件是偏角很小，通常應在5以

3、內(nèi)，誤差(wch)不超過0.5%第15頁/共71頁第十六頁，共72頁?！镜淅?】下列有關單擺運動過程中的受力說法，正確的是( )A單擺運動的回復力是重力和擺線拉力的合力B單擺運動的回復力是重力沿圓弧切線方向的一個分力C單擺經(jīng)過平衡位置時合力為零D單擺運動的回復力是擺線拉力的一個分力 【解題指導(zhdo)】單擺的回復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16頁/共71頁第十七頁，共72頁?！緲藴式獯稹窟xB單擺運動是在一段圓弧上運動，因此單擺運動過程不僅有回復力，而且有向心力，即單擺運動的合外力不僅要提供回復力，還要提供向心力，故選項A錯誤；單擺的回

4、復力是重力沿圓弧切線方向的一個分力，而不是擺線拉力(ll)的分力，故選項B正確，D錯誤；單擺經(jīng)過平衡位置時，回復力為零，向心力最大，故其合外力不為零，所以選項C錯誤第17頁/共71頁第十八頁，共72頁?！咀兪接柧殹筷P于單擺擺球在運動(yndng)過程中的受力,下列結(jié)論正確的是( )A.擺球受重力、擺線的張力、回復力、向心力作用B.擺球受的回復力最大時,向心力為零;回復力為零時,向心力最大C.擺球受的回復力最大時,擺線中的張力大小比擺球的重力大D.擺球受的向心力最大時,擺球的加速度方向沿擺球的運動(yndng)方向第18頁/共71頁第十九頁，共72頁?！窘馕觥窟xB.單擺在運動過程中,擺球受重力和

5、擺線的拉力(ll)作用,故A錯.重力垂直于擺線的分力提供回復力.當回復力最大時,擺球在最大位移處,速度為零,向心力為零,拉力(ll)等于重力沿擺線的分力大小，則拉力(ll)小于重力;在平衡位置處,回復力為零,速度最大,向心力最大,擺球的加速度方向沿擺線指向懸點,故C、D錯,B對.第19頁/共71頁第二十頁，共72頁。二、對單擺周期公式(gngsh)的理解由公式(gngsh)T=2 知，某單擺做簡諧運動(擺角小于5)的周期只與其擺長l和當?shù)氐闹亓铀俣萭有關，而與振幅和擺球質(zhì)量無關，故又叫做單擺的固有周期.第20頁/共71頁第二十一頁，共72頁。1.擺長l(1)實際(shj)的單擺擺球不可能是質(zhì)

6、點，所以擺長應是從懸點到擺球球心的長度：即l=l0+ ，l0為擺線長，d為擺球直徑.(2)等效擺長：圖(a)中甲、乙在垂直紙面方向擺起來效果是相同的，所以甲擺的擺長為lsin,這就是等效擺長.其周期T= 圖(b)中，乙在垂直紙面方向擺動時，與甲擺等效；乙在紙面內(nèi)小角度擺動時，與丙等效.第21頁/共71頁第二十二頁，共72頁。2.重力加速度g(1)若單擺系統(tǒng)只處在重力場中且懸點處于靜止狀態(tài)，g由單擺所處的空間位置決定，即g= 式中R為物體到地心的距離，M為地球的質(zhì)量，g隨所在位置的高度的變化(binhu)而變化(binhu).另外，在不同星球上M和R也是變化(binhu)的，所以g也不同, g=

7、9.8 m/s2只是在地球表面附近時的取值.第22頁/共71頁第二十三頁，共72頁。(2)等效重力加速度：若單擺系統(tǒng)處在非平衡狀態(tài)(如加速、減速、完全失重狀態(tài))，則一般情況下，g值等于擺球相對(xingdu)靜止在自己的平衡位置時，擺線所受的張力與擺球質(zhì)量的比值.例如:此場景中的等效重力加速度g=gsin.球靜止在O時，F(xiàn)T=mgsin，等效加速度g= =gsin.第23頁/共71頁第二十四頁，共72頁。 (1)單擺的擺長是指從懸點到球心的距離，不能把繩子的長度看成擺長；(2)公式(gngsh)中的重力加速度指的是在地球表面的單擺，如果是類單擺(與單擺的形式相同，但回復力不是重力的分力)，要找

8、出等效重力加速度.第24頁/共71頁第二十五頁，共72頁?！镜淅?】一個單擺的長為l，在其懸點O的正下方0.19l處有一釘子P(如圖所示)，現(xiàn)將擺球向左拉開到A，使擺線偏角5，放手(fng shu)后使其擺動，求出單擺的振動周期第25頁/共71頁第二十六頁，共72頁。 【解題指導】(1)題中給出“擺線偏角5”說明小球的運動為簡諧運動；(2)從圖中看出這不是一個完整的單擺，是由兩個單擺構(gòu)成(guchng)，所以周期應是兩個單擺周期的合成.第26頁/共71頁第二十七頁，共72頁?！緲藴式獯稹酷尫藕髷[球到達右邊最高點B處，由機械能守恒(shu hn)可知B和A等高，則擺球始終做簡諧運動擺球做簡諧運動

9、的擺長有所變化，它的周期為兩個不同單擺的半周期的和小球在左邊的周期為小球在右邊的周期為則整個單擺的周期為答案：第27頁/共71頁第二十八頁，共72頁?！疽?guī)律方法(fngf)】求單擺周期的規(guī)律總結(jié)1.明確單擺的運動過程,看是否符合簡諧運動的條件.2.在運用T= 時,要注意l和g是否發(fā)生變化,如果發(fā)生變化,則分別求出不同l和g時的運動時間.3.改變單擺振動周期的途徑是:(1)改變單擺的擺長;(2)改變單擺的重力加速度(如改變單擺的位置或讓單擺失重或超重).4.明確單擺振動周期與單擺的質(zhì)量和振幅沒有任何關系.第28頁/共71頁第二十九頁，共72頁?！咀兪接柧殹?2011池州高二檢測)將秒擺的周期變?yōu)?/p>

10、4 s，下面哪些措施是正確的( )A.只將擺球質(zhì)量(zhling)變?yōu)樵瓉淼?/4B.只將振幅變?yōu)樵瓉淼?倍C.只將擺長變?yōu)樵瓉淼?倍D.只將擺長變?yōu)樵瓉淼?6倍第29頁/共71頁第三十頁，共72頁?！窘馕?ji x)】選C.由T= 可知，單擺的周期與擺球的質(zhì)量和振幅均無關，A、B均錯；對秒擺， 對周期為4 s的單擺，T= =4 s，故l=4l0，故C對，D錯.2gl2gl第30頁/共71頁第三十一頁，共72頁。三、利用單擺測重力加速度1儀器和器材擺球2個(鐵質(zhì)和銅質(zhì)并穿有中心孔)、秒表、物理支架(zhji)、米尺或鋼卷尺、游標卡尺、細線等.第31頁/共71頁第三十二頁，共72頁。2實驗步驟(

11、1)做單擺：如圖所示，把擺球用細線懸掛在物理(wl)支架上，擺長最好能有1米左右，這樣可使測量結(jié)果準確些.第32頁/共71頁第三十三頁，共72頁。(2)測擺長:用毫米刻度尺量出懸線長l,精確到毫米;用游標卡尺測量出擺球的直徑d,精確到毫米;則l=l+ ,即為單擺的擺長.(3)測周期:將單擺從平衡位置拉開一個角度,且滿足擺角小于10,然后釋放擺球,過平衡位置時用秒表開始計時,測量30次50次全振動的時間.計算出平均擺動一次的時間,即為單擺的振動周期T.(4)變擺長：將單擺的擺長變短(或變長)，重復實驗(shyn)三次，測出相應的擺長l和周期T.d2第33頁/共71頁第三十四頁，共72頁。3.數(shù)據(jù)

12、處理(1)平均值法：每改變一次擺長，將相應的l和T，代入公式 中求出g值，最后(zuhu)求出g的平均值.設計如下所示實驗表格第34頁/共71頁第三十五頁，共72頁。(2)圖象法：由T=2 得T2= 作出T2l圖象，即以T2為縱軸,以l為橫軸.其斜率(xil)k= 由圖象的斜率(xil)即可求出重力加速度g.gl第35頁/共71頁第三十六頁，共72頁。(3)作T2l圖象的優(yōu)點用圖象法處理數(shù)據(jù)既直觀又方便,同時也能最大限度地減小偶然誤差對實驗結(jié)果造成的影響.由于Tl的圖象不是直線,不便于進行數(shù)據(jù)處理,所以采用T2l的圖象,目的是為了將曲線轉(zhuǎn)換(zhunhun)為直線,便于利用直線的斜率計算重力加

13、速度.第36頁/共71頁第三十七頁，共72頁。 (1)選擇材料時應選擇細而不易伸長的線，長度一般在1 m左右，小球應選密度(md)較大，直徑較小的；(2)線應夾在鐵夾的下面，防止因擺動而改變擺線的長度；(3)注意擺動時控制擺線偏離豎直方向的角度應很小(4)擺球擺動時，要使之保持在同一個豎直平面內(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)計算單擺的振動次數(shù)時，應以擺球通過最低位置時開始計時，以后擺球應從同一方向通過最低點時計數(shù)，要多測幾次(如30次或50次)全振動的時間，用取平均值的辦法求周期第37頁/共71頁第三十八頁，共72頁。【典例3】（2011福建高考）某實驗小組在利用單

14、擺(dn bi)測定當?shù)刂亓铀俣鹊膶嶒炛校?1)用游標卡尺測定擺球的直徑，測量結(jié)果如圖所示，則該擺球的直徑為_cm.第38頁/共71頁第三十九頁，共72頁。(2)小組成員在實驗過程中有如下說法，其中正確的是_.（填選項前的字母）A.把單擺從平衡位置拉開30的擺角，并在釋放(shfng)擺球的同時開始計時B.測量擺球通過最低點100次的時間t，則單擺周期為C.用懸線的長度加擺球的直徑作為擺長，代入單擺周期公式計算得到的重力加速度值偏大D.選擇密度較小的擺球，測得的重力加速度值誤差較小第39頁/共71頁第四十頁，共72頁。 【解題指導】解答本題時應注意以下幾個方面游標卡尺讀數(shù)時應注意游標卡尺的零

15、刻度線和邊界線的區(qū)別(qbi)；測重力加速度時應注意單擺的模型以及擺長和周期的測量.第40頁/共71頁第四十一頁，共72頁?！緲藴式獯稹?1)游標(yubio)卡尺讀數(shù)=主尺+游標(yubio)=0.9 cm+70.01 cm=0.97 cm(2)要使擺球做簡諧運動，擺角應小于10，應選擇密度較大的擺球，阻力的影響較小，測得重力加速度誤差較小，A、D錯；擺球通過最低點100次，完成50次全振動，周期是 B錯；擺長應是L+ ，若用懸線的長度加直徑，則測出的重力加速度值偏大.答案：(1)0.97 (2)Cd2第41頁/共71頁第四十二頁，共72頁?！咀兪接柧殹磕惩瑢W利用單擺測定當?shù)刂亓铀俣?，發(fā)現(xiàn)

16、單擺靜止時擺球重心在球心的正下方，他仍將從懸點到球心的距離當作擺長L，通過改變擺線的長度，測得6組L和對應的周期T，畫出LT2圖線，然后在圖線上選取A、B兩個點，坐標如圖所示他采用恰當?shù)臄?shù)據(jù)處理方法，則計算(j sun)重力加速度的表達式應為g=_.請你判斷該同學得到的實驗結(jié)果與擺球重心就在球心處的情況相比，將_(填“偏大”“偏小”或“相同”)第42頁/共71頁第四十三頁，共72頁?！窘馕觥坑蓡螖[的周期公式(gngsh)由此式可知測得的g與某一次的擺長無關，與兩次實驗中的擺長差有關，所以g值與擺球重心在不在球心處無關答案： 相同第43頁/共71頁第四十四頁，共72頁。 【變式備選】某同學利用如

17、圖所示的裝置測量當?shù)?dngd)的重力加速度實驗步驟如下：第44頁/共71頁第四十五頁，共72頁。A按裝置圖安裝好實驗裝置B用游標卡尺測量小球的直徑dC用米尺測量懸線的長度lD讓小球在豎直平面內(nèi)小角度擺動當小球經(jīng)過最低點時開始計時，并計數(shù)為0，此后小球每經(jīng)過最低點一次，依次計數(shù) 1、2、3.當數(shù)到20時，停止計時，測得時間為tE多次改變(gibin)懸線長度，對應每個懸線長度都重復實驗步驟C、DF計算出每個懸線長度對應的t2G以t2為縱坐標、l為橫坐標，作出t2l圖線第45頁/共71頁第四十六頁，共72頁。結(jié)合上述實驗，完成下列任務：(1)用游標為10分度(測量值可準確到0.1 mm)的卡尺測

18、量小球(xio qi)的直徑某次測量的示數(shù)如圖所示，讀出小球(xio qi)直徑d的值為_cm.第46頁/共71頁第四十七頁，共72頁。(2)該同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，利用計算機作出t2l圖線如圖所示根據(jù)圖線擬合得到方程t2=404.0l+3.5.由此可以得出當?shù)氐闹亓铀俣萭=_m/s2.(取2=9.86，結(jié)果(ji gu)保留3位有效數(shù)字)第47頁/共71頁第四十八頁，共72頁。(3)從理論上分析圖線沒有(mi yu)過坐標原點的原因，下列分析正確的是_A不應在小球經(jīng)過最低點時開始計時，應該在小球運動到最高點時開始計時B開始計時后，不應記錄小球經(jīng)過最低點的次數(shù)，而應記錄小球做全振動的次數(shù)C不應作

19、t2l圖線，而應作tl圖線D不應作t2l圖線，而應作t2(l+ d)圖線第48頁/共71頁第四十九頁，共72頁。【解析】(1)依據(jù)游標卡尺讀數(shù)原理知，d=(15+0.12) mm=15.2 mm=1.52 cm.(2)根據(jù)實驗操作可知(k zh)單擺周期T= ，由單擺周期公式得 (3)根據(jù)實驗操作和實驗原理可知(k zh)D選項說法正確答案：(1)1.52 (2)9.76 (3)D第49頁/共71頁第五十頁，共72頁?！镜淅繉⒃诘厍蛏闲实臄[鐘拿到月球上去，若此鐘在月球記錄的時間是1 h，那么實際上的時間應是_h(月球表面(biomin)的重力加速度是地球表面(biomin)的16)若要把此

20、擺鐘調(diào)準，應使擺長L0調(diào)節(jié)為_第50頁/共71頁第五十一頁，共72頁?！窘忸}指導】解答本題應注意以下兩點(1)擺鐘的周期只與擺長L和當?shù)刂亓?zhngl)加速度g有關.(2)一定時間內(nèi)振動次數(shù)與振動周期成反比,指示時間與振動次數(shù)成正比.第51頁/共71頁第五十二頁，共72頁?！緲藴式獯稹吭O在地球上校準的擺鐘周期為T0，指示時間為t0；月球(yuqi)上周期為T，指示時間為t由于指示時間t與振動次數(shù)N成正比，即tN；一定時間內(nèi)振動次數(shù)N與振動周期T成反比，即N ；由單擺周期公式可知T ，由以上推知：t ，則有 所求實際時間為 要把它調(diào)準，需將擺長調(diào)為L06答案： L06第52頁/共71頁第五十三

21、頁，共72頁。第53頁/共71頁第五十四頁，共72頁。一、選擇題1.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】選C單擺的周期與擺球的質(zhì)量無關，但當水從球中向外流出時，等效擺長是先變長后變短，因而(yn r)周期先變大后變小再回到原值，故選項C正確第54頁/共71頁第五十五頁，共72頁。2.如圖所示，光滑軌道的半徑為2 m，C點為圓心正下方的點，A、B兩點與C點相距分別為6 cm與2 cm，a、b兩小球分別從A、B兩點由靜止同時(tngsh)放開，

22、則兩小球相碰的位置是( )AC點 BC點右側(cè)CC點左側(cè) D不能確定第55頁/共71頁第五十六頁，共72頁。【解析】選A由于半徑(bnjng)遠遠地大于運動的弧長，小球都做簡諧運動，類似于單擺.因此周期只與半徑(bnjng)有關，與運動的弧長無關，故選項A正確第56頁/共71頁第五十七頁，共72頁。3.如圖所示,一擺長為l的單擺(dn bi),在懸點的正下方的P處有一釘子,P與懸點相距為l-l,則這個擺做小幅度擺動時的周期為( )第57頁/共71頁第五十八頁，共72頁?！窘馕觥窟xC.單擺的一個周期包含(bohn)兩個階段,以l為擺長擺動半個周期,以l為擺長擺動半個周期,則 C選項正確.第58頁/

23、共71頁第五十九頁，共72頁。4.(2011宿州高二檢測)把在北京調(diào)準的擺鐘,由北京移到赤道上時,擺鐘的振動( )A.變慢了,要使它恢復準確,應增加擺長B.變慢了,要使它恢復準確,應縮短擺長C.變快了,要使它恢復準確,應增加擺長D.變快了,要使它恢復準確,應縮短擺長【解析】選B.把標準擺鐘從北京移到赤道上,重力加速度g變小,則周期 擺鐘顯示的時間小于實際時間,因此(ync)變慢了.要使它恢復準確,應縮短擺長,B正確.第59頁/共71頁第六十頁，共72頁。5.(2011郴州高二檢測)擺長為l的單擺做簡諧運動(jin xi yn dn),若從某時刻開始計時(即取t=0),當振動至 時,擺球恰具有負

24、向最大速度,則單擺的振動圖象是圖中的( )第60頁/共71頁第六十一頁，共72頁?！窘馕觥窟xD. 最大速度時,單擺(dn bi)應在平衡位置,y=0,v方向為-y,即沿y軸負方向,故D選項正確.第61頁/共71頁第六十二頁，共72頁。6.如圖所示，兩單擺擺長相同，平衡時兩擺球剛好接觸.現(xiàn)將擺球A在兩擺線(bi xin)所在平面內(nèi)向左拉開一小角度后釋放，碰撞后，兩擺球分開各自做簡諧運動，以mA、mB分別表示擺球A、B的質(zhì)量，則( )第62頁/共71頁第六十三頁，共72頁。A如果mAmB，下一次碰撞將發(fā)生在平衡位置右側(cè)B如果mAmB，下一次碰撞將發(fā)生在平衡位置左側(cè)(zu c)C無論兩球的質(zhì)量之比是多少，下一次碰撞都不可能在平衡位置右側(cè)D無論兩球的質(zhì)量之比是多少，下一次碰撞都不可能在平衡位置左側(cè)(zu c)【解析】選C、D因為兩者的擺長相等，所以做簡諧運動的周期相同，所以應在最低點相碰，選項C、D正確第63頁/共71頁第六十四頁，共72頁。7.(2011淮南高二檢測)有一天體半徑為地球半徑的2倍，平均密度與地球相同，在地球表面走時準確的擺鐘(bizhng)移到該天體的表面，秒針走一圈的實際時間為( )第64頁/共71頁第六十五頁，共72頁?！窘馕觥窟xB.擺鐘的周期(zhu