高中物理教科版高中選修-機械振動單擺【區(qū)一等獎】

小故事：

一個哈爾濱人去香港旅游，在一家大型超市以高價購買了一臺精致的擺鐘，買的時候走時很準。回到大慶后不到兩天走時就相差一分多鐘。于是大呼上當，心里極其氣憤。后來，他求助“消費者權益保護協(xié)會”，準備與該超市打一場索賠官司，消協(xié)調查研究發(fā)現該產品貨真價實，那么問題出在哪兒呢？秋千風鈴吊燈擺鐘生活中的擺動一．單擺閱讀教材P6的活動內容第一自然段，完成下列填空：如果忽略懸掛小球的細線的

和

，且線長比球直徑

，忽略小球運動過程中受到的阻力，這樣的理想裝置就叫單擺。單擺是一個理想化的模型。擺線：質量不計長度遠大于小球直徑不可伸縮擺球：體積小密度大擺長

L=L0+Rθ偏角擺長：懸點到小球重心的距離偏角：擺線偏離豎直方向的夾角

思考：用下列哪些材料能做成單擺()A.長為1米的細線

B.長為1米的細鐵絲

C.長為0.2米的細絲線

D.長為1米的麻繩

E.直徑為5厘米的泡沫塑料球

F.直徑為1厘米的鋼球

G.直徑為1厘米的塑料球

H.直徑為20厘米的鋼球AF

1、受力分析:重力、拉力ACBG1G2G沿切線方向3、回復力來源：

F回＝G1=Gsinθ=mgsinθθ重力沿切線方向的分力G1二．單擺的運動2、運動分析：從懸點看做

運動

從平衡位置看做

運動

F圓周機械振動大小：方向：思考：上一節(jié)學習的彈簧振子的振動是簡諧運動，那單擺的振動是不是簡諧運動呢？如果是，應該如何證明？思路：證明回復力和位移應該滿足什么關系？xx當偏角很小時（θ＜50），單擺的回復力mgT若考慮回復力和位移的方向，F回=mgsinθ證明過程：結論：當最大偏角很?。é龋?0）時，單擺在豎直面內的擺動才可看作是簡諧運動。猜想？振幅質量擺長重力加速度議一議：

單擺振動的周期與哪些因素有關呢？三．單擺的周期實驗方法:控制變量法演示1：周期與振幅是否有關？單擺的振動周期與振幅無關(等時性)。單擺振動的等時性是意大利物理學家伽利略首先發(fā)現的。控制擺長、質量、重力加速度相同，將兩擺球同時由靜止開始從不同高度釋放，觀察振幅不同的兩個擺球是否同時經過最低點。伽利略18歲時，到教堂做禮拜，他發(fā)現吊燈擺動的幅度雖然慢慢地在變小，但擺動一次所用時間卻沒有變化。他用自己的脈搏的跳動次數來測算。終于肯定了吊燈擺動周期與擺動的幅度無關這個單擺擺動的等時性規(guī)律。后來他利用這個原理制成了一個“脈搏計”，幫助判斷病人患病的情況。演示2：周期與擺球的質量是否有關?單擺振動周期和擺球質量無關?？刂茢[長、振幅、重力加速度相同，將兩質量不同的擺球同時由靜止釋放，觀察質量不同的兩個擺球是否同時經過最低點。演示3：周期與重力加速度是否有關？單擺振動周期和重力加速度有關：重力加速度越大，周期越短。a控制擺長、質量、振幅相同，將兩擺球同時由靜止釋放，觀察小球在不同的等效重力加速度時的運動情況。利用伽利略研究自由落體時“沖淡重力”的方法研究單擺演示4：周期與擺長是否有關？單擺振動周期和擺長有關：擺長越長，周期越長?？刂瀑|量、振幅、重力加速度相同，將兩振幅不同的擺球同時由靜止釋放，觀察振幅不同的兩個擺球是否同時經過最低點。小組合作探究：周期與擺長的定量關系？實驗步驟(1)把單擺上端固定在鐵架臺上，使擺球自由下垂．(2)用刻度尺量出懸線長l′，計算出懸點到球心的距離l＝l′＋0.01m(已用游標卡尺測量出了擺球半徑)，即為擺長．（各組按要求調整好擺長）(3)把此單擺從平衡位置拉開一個角度，角度不大于5°，再由靜止釋放擺球．為了便于觀察和盡可能減小測量誤差，當擺球經過最低位置時，用秒表開始計時，并同時計數為0，測量單擺全振動20次的時間（即數到40），求出一次全振動的時間，即單擺的振動周期．(4)將測得的周期填入表格，并描點繪圖。結論：單擺的周期的平方與擺長成正比,即單擺做簡諧運動的振動周期與擺長的平方根成正比。作圖周期公式：

單擺做簡諧運動的振動周期跟擺長的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比?；莞梗ê商m）國際單位：秒（s）計時器：惠更斯于1656年發(fā)明了世界上第一個用擺的等時性來計時的時鐘。(1657年獲得專利權）

那個哈爾濱人所買的擺鐘，走時不準的主要原因是什么？回到大慶后是變慢了還是變快了？應該如何調整？(大慶當地的重力加速度是9.80米每二次方秒，香港的重力加速度是9.78米每二次方秒)學以致用：四、單擺周期公式的應用小結：

在擺角很小（θ＜50）的情況下，單擺做簡諧運動．擺線：質量不計長度遠大于小球直徑不可伸縮擺球：質點（體積小質量大）1.單擺模型2.單擺的回復力：

單擺做簡諧運動的周期跟擺長的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比，跟振幅、擺球的質量無關．3.單擺的周期：1.單擺作簡諧運動的回復力由下列哪些力提供（）

A.擺球的重力B.擺球重力沿圓弧切線的分力C.擺線的拉力D.擺球重力與擺線拉力的合力B2.下列哪些情況可使單擺（＜5°）的振動周期增大()

A.擺球的質量增大B.擺長增大C.單擺由赤道移到北極D.增大振幅B

3.懸掛于同一點的兩個單擺的擺長相等，A的質量大于B的質量，O