單擺 課件人教選修

單擺課件人教選修第一頁，共三十五頁，2022年，8月28日第二頁，共三十五頁，2022年，8月28日第三頁，共三十五頁，2022年，8月28日1．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

復力的成因，理解擺角很小時單擺

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，并能用來進

行有關(guān)的計算。4．知道用單擺可測定重力加速度。第四頁，共三十五頁，2022年，8月28日1．單擺(1)組成：①

，②

。(2)理想化要求：

①質(zhì)量關(guān)系：細線質(zhì)量與小球質(zhì)量相比可以

。

②線度關(guān)系：球的

與線的長度相比可以忽略。

③力的關(guān)系：忽略擺動過程中所受

作用。

實驗中為滿足上述條件，我們盡量選擇質(zhì)量大、

小的球和盡量細不可伸長的線。[關(guān)鍵一點]

單擺做簡諧運動的條件：理論上擺角不超過5°，實際上在實驗中擺角一般不能超過10°。

細線小球忽略直徑阻力直徑第五頁，共三十五頁，2022年，8月28日圓弧切線正比平衡位置簡諧正弦第六頁，共三十五頁，2022年，8月28日3．單擺的周期(1)探究單擺的振幅、位置、擺長對周期的影響：①探究方法：

法。②實驗結(jié)論：a.單擺振動的周期與擺球質(zhì)量

。b．振幅較小時周期與振幅

。c．擺長越長，周期

；擺長越短，周期

。(2)周期公式：①提出：周期公式是荷蘭物理學家

首先提出的?？刂谱兞繜o關(guān)無關(guān)越長越短惠更斯第七頁，共三十五頁，2022年，8月28日正比反比等時性擺長擺長l周期T第八頁，共三十五頁，2022年，8月28日1．制做一個單擺，合理的做法是 (

)A．擺線細而長B．擺球小而不太重C．擺球外表面光滑且密度大D．端點固定且不松動解析：本題考查對單擺這一模型的認識。它雖是模型，但具有很高的實際價值，好多實際擺可看做單擺，可用單擺理論去理解。答案：ACD第九頁，共三十五頁，2022年，8月28日2．單擺是為研究振動而抽象出的理想化模型，其理想化條

件是 (

)A．擺球質(zhì)量不計B．擺線長度不伸縮C．擺球的直徑比擺線長度大得多D．空氣等阻力忽略不計解析：單擺是一種理想化模型，實際情況下如果細線的質(zhì)量與小球質(zhì)量相比可忽略，球的直徑與線的長度相比也可以忽略，空氣阻力可以忽略，擺線長度不伸縮時，就可把其看做單擺。答案：BD第十頁，共三十五頁，2022年，8月28日3．(2011·上海高考)兩個相同的單擺靜止于平衡位置，使

擺球分別以水平初速v1、v2(v1>v2)在豎直平面內(nèi)做小角度擺動，它們的頻率與振幅分別為f1、f2和A1、A2，則(

)A．f1>f2，A1＝A2 B．f1<f2，A1＝A2C．f1＝f2，A1>A2 D．f1＝f2，A1<A2解析：單擺的頻率由擺長決定，擺長相等，頻率相等，所以A、B錯誤；由機械能守恒，小球在平衡位置的速度越大，其振幅越大，所以C正確，D錯誤。答案：C第十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日答案：B第十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日第十三頁，共三十五頁，2022年，8月28日1．單擺的回復力

如圖11－4－1所示，重力G沿圓弧切線方向的分力G1＝mgsinθ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＝mgsinθ。圖11－4－1第十四頁，共三十五頁，2022年，8月28日第十五頁，共三十五頁，2022年，8月28日1．下列有關(guān)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[思路點撥]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。第十六頁，共三十五頁，2022年，8月28日[解析]

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；單擺的回復力是重力沿圓弧切線方向的一個分力，而不是擺線拉力的分力，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。[答案]

B第十七頁，共三十五頁，2022年，8月28日(1)彈簧振子在平衡位置的回復力為零，合力也為零。(2)單擺是一種特殊的簡諧運動，其軌跡為圓弧，在平衡位置回復力為零，合力不為零。第十八頁，共三十五頁，2022年，8月28日第十九頁，共三十五頁，2022年，8月28日圖11－4－2第二十頁，共三十五頁，2022年，8月28日第二十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日圖11－4－3第二十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日2．一個單擺的長為l，在其懸點O的正下方0.19l處有一釘子P(如圖11－4－4所示)，現(xiàn)將擺球向左拉開到A，使擺線偏角θ＜5°，放手后使其擺動，求出單擺的振動周期。

圖11－4－4第二十三頁，共三十五頁，2022年，8月28日[審題指導]

(1)題中給出“擺線偏角θ＜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，所以周期應是兩個單擺周期的合成。[解析]釋放后擺球到達右邊最高點B處，由機械能守恒可知B和A等高，則擺球始終做簡諧運動。擺球做簡諧運動的擺長有所變化，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第二十四頁，共三十五頁，2022年，8月28日第二十五頁，共三十五頁，2022年，8月28日第二十六頁，共三十五頁，2022年，8月28日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、米尺或鋼卷尺、游標卡尺、細線等。2．實驗步驟

(1)做單擺：如圖11－4－5所示，把擺球用細線懸掛在物理支架上，擺長最好能有1米左右，這樣可使測量結(jié)果準確些。圖11－4－5第二十七頁，共三十五頁，2022年，8月28日第二十八頁，共三十五頁，2022年，8月28日實驗次數(shù)擺長l(m)周期T(s)加速度g(m/s2)g的平均值(m/s2)123第二十九頁，共三十五頁，2022年，8月28日圖11－4－6第三十頁，共三十五頁，2022年，8月28日(3)作T2－l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T－l的圖象不是直線，不便于進行數(shù)據(jù)處理，所以采用T2－l的圖象，目的是為了將曲線轉(zhuǎn)換為直線，便于利用直線的斜率計算重力加速度。第三十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日[名師點睛]

(1)選擇材料時應選擇細而不易伸長的線，長度一般在1m左右，小球應選密度較大，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。第三十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日3．(2011·福建高考)某實驗小組在利用單擺測定當?shù)刂亓铀俣鹊膶嶒炛校簣D11－4－7(1)用游標