人教版選修34 11.4 單擺 課件（31張）.ppt

1 單擺 1 組成 2 理想化要求 質(zhì)量關(guān)系 細(xì)線質(zhì)量與小球質(zhì)量相比可以 線度關(guān)系 球的與線的長(zhǎng)度相比可以忽略 力的關(guān)系 忽略擺動(dòng)過程中所受作用 實(shí)驗(yàn)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(xì)不可伸長(zhǎng)的線 關(guān)鍵一點(diǎn) 單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件 理論上擺角不超過5 實(shí)際上在實(shí)驗(yàn)中擺角一般不能超過10 細(xì)線 小球 忽略 直徑 阻力 直徑 圓弧切線 正比 平衡位置 簡(jiǎn)諧 正弦 3 單擺的周期 1 探究單擺的振幅 位置 擺長(zhǎng)對(duì)周期的影響 探究方法 法 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 a 單擺振動(dòng)的周期與擺球質(zhì)量 b 振幅較小時(shí)周期與振幅 c 擺長(zhǎng)越長(zhǎng) 周期 擺長(zhǎng)越短 周期 2 周期公式 提出 周期公式是荷蘭物理學(xué)家首先提出的 控制變量 無關(guān) 無關(guān) 越長(zhǎng) 越短 惠更斯 正比 反比 等時(shí)性 擺長(zhǎng) 擺長(zhǎng)l 周期t 1 制做一個(gè)單擺 合理的做法是 a 擺線細(xì)而長(zhǎng)b 擺球小而不太重c 擺球外表面光滑且密度大d 端點(diǎn)固定且不松動(dòng)解析 本題考查對(duì)單擺這一模型的認(rèn)識(shí) 它雖是模型 但具有很高的實(shí)際價(jià)值 好多實(shí)際擺可看做單擺 可用單擺理論去理解 答案 acd 2 單擺是為研究振動(dòng)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(jì)b 擺線長(zhǎng)度不伸縮c 擺球的直徑比擺線長(zhǎng)度大得多d 空氣等阻力忽略不計(jì)解析 單擺是一種理想化模型 實(shí)際情況下如果細(xì)線的質(zhì)量與小球質(zhì)量相比可忽略 球的直徑與線的長(zhǎng)度相比也可以忽略 空氣阻力可以忽略 擺線長(zhǎng)度不伸縮時(shí) 就可把其看做單擺 答案 bd 3 2011 上海高考 兩個(gè)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(dòng) 它們的頻率與振幅分別為f1 f2和a1 a2 則 a f1 f2 a1 a2b f1a2d f1 f2 a1 a2解析 單擺的頻率由擺長(zhǎng)決定 擺長(zhǎng)相等 頻率相等 所以a b錯(cuò)誤 由機(jī)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(cuò)誤 答案 c 答案 b 1 單擺的回復(fù)力如圖所示 重力g沿圓弧切線方向的分力g1 mgsin 是沿?cái)[球運(yùn)動(dòng)方向的力 正是這個(gè)力提供了使擺球振動(dòng)的回復(fù)力 f g1 mgsin 1 下列有關(guān)單擺運(yùn)動(dòng)過程中的受力說法 正確的是 a 單擺運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是重力和擺線拉力的合力b 單擺運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向的一個(gè)分力c 單擺經(jīng)過平衡位置時(shí)合力為零d 單擺運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是擺線拉力的一個(gè)分力 思路點(diǎn)撥 單擺的回復(fù)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 解析 單擺運(yùn)動(dòng)是在一段圓弧上運(yùn)動(dòng) 因此單擺運(yùn)動(dòng)過程不僅有回復(fù)力 而且有向心力 即單擺運(yùn)動(dòng)的合外力不僅要提供回復(fù)力 還要提供向心力 故選項(xiàng)a錯(cuò)誤 單擺的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向的一個(gè)分力 而不是擺線拉力的分力 故選項(xiàng)b正確 d錯(cuò)誤 單擺經(jīng)過平衡位置時(shí) 回復(fù)力為零 向心力最大 故其合外力不為零 所以選項(xiàng)c錯(cuò)誤 答案 b 1 彈簧振子在平衡位置的回復(fù)力為零 合力也為零 2 單擺是一種特殊的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 其軌跡為圓弧 在平衡位置回復(fù)力為零 合力不為零 圖11 4 2 2 一個(gè)單擺的長(zhǎng)為l 在其懸點(diǎn)o的正下方0 19l處有一釘子p 如圖所示 現(xiàn)將擺球向左拉開到a 使擺線偏角 5 放手后使其擺動(dòng) 求出單擺的振動(dòng)周期 審題指導(dǎo) 1 題中給出 擺線偏角 5 說明小球的運(yùn)動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 2 從圖中看出這不是一個(gè)完整的單擺 是由兩個(gè)單擺構(gòu)成 所以周期應(yīng)是兩個(gè)單擺周期的合成 解析 釋放后擺球到達(dá)右邊最高點(diǎn)b處 由機(jī)械能守恒可知b和a等高 則擺球始終做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 擺球做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的擺長(zhǎng)有所變化 它的周期為兩個(gè)不同單擺的半周期的和 小球在左邊的周期為 1 儀器和器材擺球2個(gè) 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(biāo)卡尺 細(xì)線等 2 實(shí)驗(yàn)步驟 1 做單擺 如圖所示 把擺球用細(xì)線懸掛在物理支架上 擺長(zhǎng)最好能有1米左右 這樣可使測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確些 3 作t2 l圖象的優(yōu)點(diǎn) 用圖象法處理數(shù)據(jù)既直觀又方便 同時(shí)也能最大限度地減小偶然誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的影響 由于t l的圖象不是直線 不便于進(jìn)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(jì)算重力加速度 名師點(diǎn)睛 1 選擇材料時(shí)應(yīng)選擇細(xì)而不易伸長(zhǎng)的線 長(zhǎng)度一般在1m左右 小球應(yīng)選密度較大 直徑較小的 2 線應(yīng)夾在鐵夾的下面 防止因擺動(dòng)而改變擺線的長(zhǎng)度 3 注意擺動(dòng)時(shí)控制擺線偏離豎直方向的角度應(yīng)很小 4 擺球擺動(dòng)時(shí) 要使之保持在同一個(gè)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(jì)算單擺的振動(dòng)次數(shù)時(shí) 應(yīng)以擺球通過最低位置時(shí)開始計(jì)時(shí) 以后擺球應(yīng)從同一方向通過最低點(diǎn)時(shí)計(jì)數(shù) 要多測(cè)幾次 如30次或50次 全振動(dòng)的時(shí)間 用取平均值的辦法求周期 3 2011 福建高考 某實(shí)驗(yàn)小組在利用單擺測(cè)定當(dāng)?shù)刂亓?