教科版物理选修3-4单摆公开课.ppt

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1、1.2 单摆单摆n一、单摆一、单摆n1、定义：、定义：忽略忽略悬挂小球的悬挂小球的细线长度的微小变化细线长度的微小变化和和质量，质量，且线长比球的直径大得多且线长比球的直径大得多，这样的装置，这样的装置就叫单摆就叫单摆.n2、单摆的结构：、单摆的结构：固定悬点固定悬点O摆长摆长l：悬点到重心的距离：悬点到重心的距离l ：最大摆角：最大摆角BC单摆单摆是一个是一个理想化理想化的模型。的模型。摆线：摆线：质量不计长度远大于小球直径不可伸缩摆球：摆球：质点（体积小 质量大）摆长摆长想一想：想一想：下列装置能否看作单摆？下列装置能否看作单摆？铁铁链链粗粗棍棍上上细细绳绳挂挂在在 细细绳绳橡橡皮皮筋筋

2、2341OO长长细细线线 5钢球钢球n受力分析？受力分析？n运动分析？运动分析？AABmgG2n拉力和重力的沿半径分力拉力和重力的沿半径分力G2提供向心力提供向心力n重力的切线分力重力的切线分力G1使摆球回使摆球回到平衡位置到平衡位置T单摆的回复力与单摆的回复力与x有什么关系？有什么关系？MN提供回复力提供回复力G1C在偏角很小时在偏角很小时在偏角很小的情况下，单摆的振动是简谐运动在偏角很小的情况下，单摆的振动是简谐运动5二、单摆做简谐运动的周期二、单摆做简谐运动的周期n思考：哪些因素可能影响单摆做简谐运动的思考：哪些因素可能影响单摆做简谐运动的周期周期 T？振幅（最大偏角振幅（最大偏角）质量

3、质量m摆长摆长l无关无关无关无关有关有关现象：摆长现象：摆长 l 越小，周期越小，周期 T 越短。越短。方法：方法：控制变量法控制变量法实验：探究周期实验：探究周期T与摆长与摆长L的关系的关系n器材：器材：n操作：操作：n测摆长测摆长n测周期测周期单摆、铁架台、秒表、毫米刻度尺单摆、铁架台、秒表、毫米刻度尺已知小球直径已知小球直径d2cm如何减小测量周期的误差？如何减小测量周期的误差？累积法测单摆周期：测量累积法测单摆周期：测量n次全振动次全振动所用时间所用时间t 振动振动稳定后稳定后，小球某次通过平衡位置时，小球某次通过平衡位置时开始计时开始计时并数并数“0”，摆球每次，摆球每次从相同方向通

4、过平衡位置数一次从相同方向通过平衡位置数一次数，数，数到数到“n”停止计时，测出总时间停止计时，测出总时间t，求出周期的，求出周期的平均值平均值T.摆长摆长(cm)周期周期(s)数据记录与处理数据记录与处理20.000.9030.001.1040.001.2750.001.4260.001.5570.001.7080.001.7690.001.90100.002.010.811.211.612.022.402.893.103.614.04周期二次方周期二次方(s2)实验结论：实验结论：单摆周期的二次方与摆长成正比单摆周期的二次方与摆长成正比等效摆长等效摆长摆长摆长摆长摆长(或等效摆长或等效摆长

5、或等效摆长或等效摆长)重力加速度重力加速度重力加速度重力加速度(或等效重力加速度或等效重力加速度或等效重力加速度或等效重力加速度)摆球摆球重心重心到摆动到摆动圆弧圆心圆弧圆心的距离。的距离。利用单摆模型解决问题利用单摆模型解决问题o双线摆双线摆L等效重力加速度等效重力加速度o例例.如图，一小球用长为如图，一小球用长为L的细线系于与水平面的细线系于与水平面成成角的光滑斜面内，小球呈平衡状态。若使细线角的光滑斜面内，小球呈平衡状态。若使细线偏离平衡位置，其偏角小于偏离平衡位置，其偏角小于5o，然后将小球由静，然后将小球由静止释放，则小球到达最低点所需的时间为多少？止释放，则小球到达最低点所需的时间

6、为多少？单摆不振动时单摆不振动时，摆线的拉力与摆球质量的比值，摆线的拉力与摆球质量的比值(g=T/m)(g=T/m)。2.单摆作简谐运动时的回复力是（）A.摆球的重力 B.摆球重力沿圆弧切线的分力 C.摆线的拉力 D.摆球重力与摆线拉力的合力BA.摆球摆到最高点时，所受合外力为零。B.摆球摆到最高点时，所受合外力指向悬点。C.摆球摆到最低点时，所受合外力指向悬点。D.摆球摆到最低点时，所受合外力为零。C3.关于单摆的振动，以下说法正确的是()2.2.如右图所示，悬挂于同一点的两个单摆的摆如右图所示，悬挂于同一点的两个单摆的摆长相等，长相等，A A的质量大于的质量大于B B的质量，的质量，O O为平衡位置，为平衡位置，分别把它们拉离平衡位置同时释放，若最大的分别把它们拉离平衡位置同时释放，若最大的摆角都小于摆角都小于5 5，那么它们将相遇在，那么它们将相遇在 点点 点左侧点左侧 点右侧点右侧 无法确定无法确定