單擺公開課PPT課件.ppt

,單擺,高中物理組：邱先明,什么是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)？做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)物體的回復(fù)力具有什么特征？,溫故知新,生活中的擺動(dòng),案例：一個(gè)大慶人去香港旅游，在一家大型超市以高價(jià)購(gòu)買了一臺(tái)精致的擺鐘，買的時(shí)候走時(shí)很準(zhǔn)。回到大慶后不到兩天走時(shí)就相差一分多鐘。于是大呼上當(dāng)，心里極其氣憤。后來(lái)，他求助“消費(fèi)者權(quán)益保護(hù)協(xié)會(huì)”，準(zhǔn)備與該超市打一場(chǎng)索賠官司，消費(fèi)者協(xié)會(huì)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品貨真價(jià)實(shí)，那么問題出在哪兒呢？,在細(xì)線的一端拴上一個(gè)小球，另一端固定在懸點(diǎn)上，如果細(xì)線的質(zhì)量與小球相比可以忽略，球的直徑與線的長(zhǎng)度相比也可以忽略，這樣的裝置就叫做單擺,一單擺,單擺是一個(gè)理想化的模型。,擺線：,質(zhì)量不計(jì)長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于小球直徑不可伸縮,擺球：,質(zhì)點(diǎn)（體積小質(zhì)量大）,說(shuō)明：實(shí)際應(yīng)用的單擺小球大小不可忽略，擺長(zhǎng)L擺線長(zhǎng)度小球半徑,想一想：下列裝置能否看作單擺？,做一做：?jiǎn)螖[在豎直面內(nèi)的擺動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)嗎？,二單擺的運(yùn)動(dòng),1.單擺的振動(dòng)圖像：,正弦圖像,O,O,mg,T,二單擺的運(yùn)動(dòng),x,當(dāng)很小時(shí)，,2.單擺的回復(fù)力,mg,T,若考慮回復(fù)力和位移的方向，,（1）弧長(zhǎng)x,結(jié)論：當(dāng)最大擺角很小時(shí)，單擺在豎直面內(nèi)的擺動(dòng)可看作是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。,二單擺的運(yùn)動(dòng),單擺的周期,振幅,質(zhì)量,擺長(zhǎng),重力加速度,議一議：?jiǎn)螖[振動(dòng)的周期與哪些因素有關(guān)呢？,實(shí)驗(yàn)方法:,控制變量法,單擺的周期,振幅,質(zhì)量,擺長(zhǎng),重力加速度,議一議：?jiǎn)螖[振動(dòng)的周期與哪些因素有關(guān)呢？,演示1：周期是否與振幅有關(guān)？,單擺的振動(dòng)周期與其振幅無(wú)關(guān)(等時(shí)性)。單擺振動(dòng)的等時(shí)性是意大利物理學(xué)家伽利略首先發(fā)現(xiàn)的。,擺長(zhǎng)相同質(zhì)量相同振幅不同,伽利略18歲時(shí)，到教堂做禮拜，他發(fā)現(xiàn)吊燈擺動(dòng)的幅度雖然慢慢地在變小，但擺動(dòng)一次所用時(shí)間卻沒有變化。他用自己的脈搏的跳動(dòng)次數(shù)來(lái)測(cè)算。終于肯定了吊燈擺動(dòng)周期與擺動(dòng)的幅度無(wú)關(guān)這個(gè)單擺擺動(dòng)的等時(shí)性規(guī)律。后來(lái)他利用這個(gè)原理制成了一個(gè)“脈搏計(jì)”，幫助判斷病人患病的情況。,返回,演示2：周期與擺球的質(zhì)量是否有關(guān)?,單擺振動(dòng)周期和擺球質(zhì)量無(wú)關(guān)。,擺長(zhǎng)相同振幅相同質(zhì)量不同,返回,演示3：周期與擺長(zhǎng)是否有關(guān)？,單擺振動(dòng)周期和擺長(zhǎng)有關(guān)：擺長(zhǎng)越長(zhǎng)，周期越長(zhǎng)。,振幅相同質(zhì)量相同擺長(zhǎng)不同,擺長(zhǎng)和質(zhì)量相同，振幅不同,周期相同,擺長(zhǎng)和振幅相同，質(zhì)量不同,周期相同,周期不同,振幅和質(zhì)量相同，擺長(zhǎng)不同,單擺振動(dòng)周期與小球質(zhì)量，振幅無(wú)關(guān)，與擺長(zhǎng)有關(guān)；擺長(zhǎng)越長(zhǎng)，周期越長(zhǎng)。,實(shí)驗(yàn)結(jié)論：,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：,周期公式：,單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)周期跟擺長(zhǎng)的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比。,三單擺的周期,國(guó)際單位：秒（s）,單擺周期公式的理解:,2、擺長(zhǎng)、重力加速度都一定時(shí)，周期和頻率也一定，通常稱為單擺的固有周期和固有頻率。,1、單擺周期與擺長(zhǎng)和重力加速度有關(guān)，與振幅和質(zhì)量無(wú)關(guān)。,例題,周期T=2s的單擺叫做秒擺，試計(jì)算秒擺的擺長(zhǎng)。(g=9.8m/s2）,解：根據(jù)單擺周期公式：,秒擺的擺長(zhǎng)是1m.,跟蹤訓(xùn)練,一個(gè)作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的單擺,周期是1s（）A.擺長(zhǎng)縮短為原來(lái)的1/4時(shí),頻率是2HzB.擺球的質(zhì)量減小為原來(lái)的1/4時(shí),周期是4秒C.振幅減為原來(lái)的1/4時(shí)周期是1秒D.如果重力加速度減為原來(lái)的1/4時(shí),頻率是0.5Hz.,ACD,等效擺長(zhǎng):,擺球球心到擺動(dòng)圓弧圓心的距離。,思維拓展,直徑為d,等效擺長(zhǎng)：,惠更斯于1656年發(fā)明了世界上第一個(gè)用擺的等時(shí)性來(lái)計(jì)時(shí)的時(shí)鐘。（1657年獲得專利權(quán)）,應(yīng)用一：計(jì)時(shí)器,那個(gè)大慶人所買的擺鐘，走時(shí)不準(zhǔn)的原因是什么？應(yīng)該如何調(diào)整？,學(xué)以致用：,開動(dòng)腦筋：如果你在一座高山的山頂，你能用單擺測(cè)山的高度嗎？如果可以，還需要什么儀器？(已知地球質(zhì)量及地球平均半徑）,應(yīng)用二：測(cè)量重力加速度,1.單擺作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)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,B,2.下列哪些情況可使單擺（10）的振動(dòng)周期增大()A.擺球的質(zhì)量增大B.擺長(zhǎng)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(diǎn)的兩個(gè)單擺的擺長(zhǎng)相等，A的質(zhì)量大于B的質(zhì)量，O為平衡位置，分別把它們拉離平衡位置同時(shí)釋放，若最大的擺角都小于10，那么它們將相遇在（）.點(diǎn).點(diǎn)左側(cè).點(diǎn)右側(cè).無(wú)法確定,A,4.在光滑圓弧凹槽的一端，在圓弧的圓心。半徑遠(yuǎn)大于弧長(zhǎng)。、同時(shí)無(wú)初速釋放，誰(shuí)先到達(dá)點(diǎn)？為什么?