摆高中物理ppt.ppt

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1、4 4单 摆一、什么是一、什么是单摆单摆 细线一端固定在悬点，另一端系一个小球，如果细线的质细线一端固定在悬点，另一端系一个小球，如果细线的质量与小球相比可以忽略，球的直径与线的长度相比也可以忽略，量与小球相比可以忽略，球的直径与线的长度相比也可以忽略，这样的装置就叫做单摆。这样的装置就叫做单摆。注意：注意：1、条件、条件:（1）摆线轻细且不可伸长）摆线轻细且不可伸长 2、单摆是理想化的物理模型、单摆是理想化的物理模型（2）摆球可看成质点（）摆球可看成质点（摆长摆长摆球大小）摆球大小）3、实际单摆的要求（减小阻力）、实际单摆的要求（减小阻力）（1）摆线细而长）摆线细而长 （2）摆球小而重）摆球

2、小而重甲甲乙乙二、单摆的振动二、单摆的振动（是不是简谐运动）（是不是简谐运动）1、振动图象、振动图象（演示实验）（演示实验）2、振动的回复力、振动的回复力实验现象：单摆的振动图象与正弦或余弦曲线接近实验现象：单摆的振动图象与正弦或余弦曲线接近重力沿圆弧的切向分力重力沿圆弧的切向分力G1 提供提供 F回回 mgsinGTmgG1G2TmgG1G23、振动特点振动特点 在偏角很小（在偏角很小（5）的情况下，摆）的情况下，摆球所受的回复力与偏离平衡位置的位移球所受的回复力与偏离平衡位置的位移成正比，方向与位移方向相反成正比，方向与位移方向相反摆角摆角5的单摆运动可认为是简谐运动的单摆运动可认为是简谐

3、运动GTmgG1G2TmgG1G2二、单摆的振动二、单摆的振动（是不是简谐运动）（是不是简谐运动）三、单摆振动的周期（猜测与哪些因素有关）三、单摆振动的周期（猜测与哪些因素有关）猜想：猜想：与与振幅振幅A、质量、质量m、摆长、摆长L有关；有关；演示实验：控制变量法研究演示实验：控制变量法研究单摆的振幅、质量、摆长对周期的影响单摆的振幅、质量、摆长对周期的影响实验一实验一将摆长相同、质量相同摆球拉到不同高度自由释放，将摆长相同、质量相同摆球拉到不同高度自由释放，观观察两摆的摆动情况察两摆的摆动情况现象与结论现象与结论实验二实验二将摆长相同、将摆长相同、质量不同质量不同摆球拉到同一高度自由释放，观

4、摆球拉到同一高度自由释放，观察两摆的摆动情况察两摆的摆动情况现象与结论现象与结论实验三实验三将将摆长不同摆长不同、质量相同摆球拉到同一高度自由释放，观、质量相同摆球拉到同一高度自由释放，观察两摆的摆动情况察两摆的摆动情况现象与结论现象与结论两摆同步摆动，两摆同步摆动，说明周期与振幅无关说明周期与振幅无关两摆同步摆动，两摆同步摆动，说明周期与质量无关说明周期与质量无关两摆不同步摆动，两摆不同步摆动，说明周期与摆长有关，说明周期与摆长有关，摆长越长，周期越大摆长越长，周期越大三、单摆振动的周期三、单摆振动的周期1、实验结论：、实验结论：（1）单摆振动的周期与摆球质量无关，单摆振动的周期与摆球质量无

5、关，当摆角当摆角5时，单时，单摆振动的周期与振幅摆振动的周期与振幅无关无关（单摆的等时性）（单摆的等时性）（2）单摆振动的周期与摆长有关，摆长越长，周期越大）单摆振动的周期与摆长有关，摆长越长，周期越大探究单摆周期与摆长的定量关系探究单摆周期与摆长的定量关系 实验步骤实验步骤1、如图制作单摆、如图制作单摆：细线上端细线上端固定固定在铁架台上，下端系一个小球在铁架台上，下端系一个小球3、将小球拉至某高度（、将小球拉至某高度（摆角摆角15），使其在竖直平面内摆动），使其在竖直平面内摆动2、记下摆长、记下摆长=细线长度（刻度尺）细线长度（刻度尺）+小球半径（游标卡尺测直径）小球半径（游标卡尺测直径）

6、4、测量周期、测量周期T：以最低点为计时开始测量单摆做以最低点为计时开始测量单摆做30-50次次全振全振动动的时间，算出周期的时间，算出周期l1d组号组号摆长摆长l/cm总时间总时间t/s周期周期T=t/n（s）1约约20.0左右左右2约约30.0左右左右3约约40.0左右左右4约约50.0左右左右5约约60.0左右左右6约约70.0左右左右7约约80.0左右左右8约约90.0左右左右9约约100.0左右左右5.5.实验数据记录实验数据记录6.6.实验数据处理实验数据处理TlT l 2T l 3尝试：尝试：？TTTTTT细线上端的悬挂方式细线上端的悬挂方式 如甲、乙两图画出了细线上端的两种不同

7、的悬挂如甲、乙两图画出了细线上端的两种不同的悬挂方式，哪种比较好？为什么？方式，哪种比较好？为什么？制作中还要注意：制作中还要注意：1、摆线尽量细长些，伸缩性小些，、摆线尽量细长些，伸缩性小些，摆球质量尽量大些，体积小些，摆球质量尽量大些，体积小些，否则不是单摆否则不是单摆.2、摆的振幅不要太大，、摆的振幅不要太大，否则摆的振动不是简谐运动否则摆的振动不是简谐运动2、单摆的周期公式、单摆的周期公式荷兰物理学家惠更斯荷兰物理学家惠更斯l：摆长：摆长(悬点到小球重心的距离悬点到小球重心的距离)g：当地重力加速度：当地重力加速度3、单摆的应用、单摆的应用（1）计时器（利用单摆的等时性）计时器（利用单

8、摆的等时性）（2）测定重力加速度）测定重力加速度惠更斯在惠更斯在1656年首先利用摆的等年首先利用摆的等时性发明了带摆的计时器（时性发明了带摆的计时器（1657年获得专利权）年获得专利权）1 1、振动的单摆小球通过平衡位置时，关于小球受到的、振动的单摆小球通过平衡位置时，关于小球受到的回复力及合外力的说法正确的是回复力及合外力的说法正确的是 （）A.A.回复力为零，合外力不为零，方向指向悬点回复力为零，合外力不为零，方向指向悬点B.B.回复力不为零，方向沿轨迹的切线回复力不为零，方向沿轨迹的切线C.C.合外力不为零，方向沿轨迹的切线合外力不为零，方向沿轨迹的切线D.D.回复力为零，合外力也为零

9、回复力为零，合外力也为零A2、发生下述哪种情况时，单摆周期会增大、发生下述哪种情况时，单摆周期会增大(）A.增大摆球质量增大摆球质量 B.缩短摆长缩短摆长 C.减小单摆振幅减小单摆振幅 D.将单摆由山上移至山顶将单摆由山上移至山顶D3.3.一摆长为一摆长为L L的单摆的单摆,在悬点在悬点正下方正下方5L/95L/9处有一钉子处有一钉子,则这则这个单摆的周期是个单摆的周期是:L L角度角度sin弧度值弧度值1o0.017540.017542o0.034900.034913o0.052340.052364o0.069760.069815o0.087160.087276o0.104530.104727o0.121870.122178o0.139170.13863仔细观察下面表格：你能得到什么结论？仔细观察下面表格：你能得到什么结论？当当角很小（角很小（5）时，角的正弦值近似等于）时，角的正弦值近似等于所对应的弧度值，即所对应的弧度值，即sin