2019版高中物理 單擺課件 魯科版選修3-4.ppt
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,,高中物理·選修3-4·魯教版,,,第3講 單擺,[目標(biāo)定位] 1.知道什么是單擺.2.理解偏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它進(jìn)行計算.4.會用單擺測定重力加速度.,一、單擺的運動 1.單擺:把一根細(xì)線上端固定,下端拴一個小球,線的質(zhì)量和球的大小可以 ,這個裝置叫做單擺.單擺是一種 模型. 2.單擺的回復(fù)力:在擺角很小的情況下,單擺所受回復(fù)力的大小與擺球位移的大小成 ,方向與擺球位移的方向 .因此,在擺角很小的條件下,單擺的振動可近似看成 運動.,忽略不計,理想,正比,相反,簡諧,想一想 單擺的回復(fù)力是否就是單擺所受的合外力? 答案 不是.單擺的運動可看作是變速圓周運動,其重力可分解為沿懸線方向的分力和沿圓弧切線方向的分力,重力沿圓弧切線方向的分力是使擺球沿圓弧振動的回復(fù)力.,振幅,正比,反比,惠更斯,擺長,重力加速度,質(zhì)量,,,周期,擺長,,,一、單擺及單擺的回復(fù)力 1.單擺 (1)單擺是實際擺的理想化模型 (2)實際擺看作單擺的條件 ①擺線的形變量與擺線長度相比小得多 ②懸線的質(zhì)量與擺球質(zhì)量相比小得多 ③擺球的直徑與擺線長度相比小得多,圖1-3-1,注意:(1)單擺經(jīng)過平衡位置時,回復(fù)力為零,但合外力不為零. (2)單擺的回復(fù)力為小球受到的重力沿切線方向的分力,而不是小球受到的合外力.,【例1】 對于單擺的振動,以下說法中正確的是 ( ) A.單擺振動時,擺球受到的向心力大小處處相等 B.單擺運動的回復(fù)力就是擺球受到的合力 C.?dāng)[球經(jīng)過平衡位置時所受回復(fù)力為零 D.?dāng)[球經(jīng)過平衡位置時所受合外力為零,解析 單擺振動過程中受到重力和細(xì)線拉力的作用,把重力沿切向和徑向分解,其切向分力提供回復(fù)力,細(xì)線拉力與重力的徑向分力的合力提供向心力,向心力大小為mv2/l,可見最大偏角處向心力為零,平衡位置處向心力最大,而回復(fù)力在最大偏角處最大,平衡位置處為零.故應(yīng)選C. 答案 C,借題發(fā)揮 單擺振動的回復(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.?dāng)[球所受的合外力在擺線方向的分力作為擺球做圓周運動的向心力,所以并不是合外力完全用來提供回復(fù)力.因此擺球經(jīng)過平衡位置時,只是回復(fù)力為零,而不是合外力為零(此時合外力提供擺球做圓周運動的向心力).,3.對周期公式的理解 (1)單擺的周期公式在單擺偏角很小時成立(θ<5°,偏角為5°時,由周期公式算出的周期和精確值相差0.01%). (2)公式中l(wèi)是擺長,即懸點到擺球球心的距離l=l線+r球. (3)公式中g(shù)是單擺所在地的重力加速度,由單擺所在的空間位置決定. (4)周期T只與l和g有關(guān),與擺球質(zhì)量m及振幅無關(guān).所以單擺的周期也叫固有周期.,,,,(5)把此單擺從平衡位置拉開一個角度,并使這個角小于等于5°,再釋放小球.當(dāng)擺球擺動穩(wěn)定以后,過最低點位置時,用秒表開始計時,測量單擺全振動30次(或50次)的時間,求出一次全振動的時間,即單擺的振動周期. (6)改變擺長,反復(fù)測量幾次,將數(shù)據(jù)填入表格.,圖1-3-2,注意:(1)選擇材料時應(yīng)選擇細(xì)而不易伸長的線,長度一般為1 m左右.小球應(yīng)選用質(zhì)量大、體積小的金屬球. (2)擺動時控制擺線偏離豎直方向的角度應(yīng)很小(θ<5°). (3)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. (4)計算單擺的振動次數(shù)時,應(yīng)以擺球通過最低點位置時開始計時,以擺球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,并用取平均值的辦法求周期.,【例3】 甲乙兩個學(xué)習(xí)小組分別利用單擺測量重力加速度. (1)甲組同學(xué)采用圖1-3-3甲所示的實驗裝置. 圖1-3-3,①為比較準(zhǔn)確地測量出當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊臄?shù)值,除秒表外,在下列器材中,還應(yīng)該選用________;(用器材前的字母表示) a.長度接近1 m的細(xì)繩 b.長度為30 cm左右的細(xì)繩 c.直徑為1.8 cm的塑料球 d.直徑為1.8 cm的鐵球 e.最小刻度為1 cm的米尺 f.最小刻度為1 mm的米尺,②該組同學(xué)先測出懸點到小球球心的距離L,然后用秒表測出單擺完成n次全振動所用的時間t.請寫出重力加速度的表達(dá)式g=________.(用所測物理量表示) ③在測量擺長后,測量周期時,擺球振動過程中懸點O處擺線的固定出現(xiàn)松動,擺長略微變長,這將會導(dǎo)致所測重力加速度的數(shù)值________.(選填“偏大”、“偏小”或“不變”),(2)乙組同學(xué)在圖1-3-3甲所示裝置的基礎(chǔ)上再增加一個速度傳感器,如圖乙所示.將擺球拉開一小角度使其做簡諧運動,速度傳感器記錄了擺球振動過程中速度隨時間變化的關(guān)系,如圖丙所示的v-t圖線. 圖1-3-3,①由圖丙可知,該單擺的周期T=________s; ②更換擺線長度后,多次測量,根據(jù)實驗數(shù)據(jù),利用計算機(jī)作出T2-L(周期平方-擺長)圖線,并根據(jù)圖線擬合得到方程T2=4.04L.由此可以得出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=_____m/s2.(取π2=9.86,結(jié)果保留3位有效數(shù)字),,- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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