單擺公開課PPT課件.ppt

,單擺,高中物理組：邱先明,什么是簡諧運動？做簡諧運動物體的回復力具有什么特征？,溫故知新,生活中的擺動,案例：一個大慶人去香港旅游，在一家大型超市以高價購買了一臺精致的擺鐘，買的時候走時很準。回到大慶后不到兩天走時就相差一分多鐘。于是大呼上當，心里極其氣憤。后來，他求助“消費者權(quán)益保護協(xié)會”，準備與該超市打一場索賠官司，消費者協(xié)會調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品貨真價實，那么問題出在哪兒呢？,在細線的一端拴上一個小球，另一端固定在懸點上，如果細線的質(zhì)量與小球相比可以忽略，球的直徑與線的長度相比也可以忽略，這樣的裝置就叫做單擺,一單擺,單擺是一個理想化的模型。,擺線：,質(zhì)量不計長度遠大于小球直徑不可伸縮,擺球：,質(zhì)點（體積小質(zhì)量大）,說明：實際應用的單擺小球大小不可忽略，擺長L擺線長度小球半徑,想一想：下列裝置能否看作單擺？,做一做：單擺在豎直面內(nèi)的擺動是簡諧運動嗎？,二單擺的運動,1.單擺的振動圖像：,正弦圖像,O,O,mg,T,二單擺的運動,x,當很小時，,2.單擺的回復力,mg,T,若考慮回復力和位移的方向，,（1）弧長x,結(jié)論：當最大擺角很小時，單擺在豎直面內(nèi)的擺動可看作是簡諧運動。,二單擺的運動,單擺的周期,振幅,質(zhì)量,擺長,重力加速度,議一議：單擺振動的周期與哪些因素有關(guān)呢？,實驗方法:,控制變量法,單擺的周期,振幅,質(zhì)量,擺長,重力加速度,議一議：單擺振動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)？,單擺的振動周期與其振幅無關(guān)(等時性)。單擺振動的等時性是意大利物理學家伽利略首先發(fā)現(xiàn)的。,擺長相同質(zhì)量相同振幅不同,伽利略18歲時，到教堂做禮拜，他發(fā)現(xiàn)吊燈擺動的幅度雖然慢慢地在變小，但擺動一次所用時間卻沒有變化。他用自己的脈搏的跳動次數(shù)來測算。終于肯定了吊燈擺動周期與擺動的幅度無關(guān)這個單擺擺動的等時性規(guī)律。后來他利用這個原理制成了一個“脈搏計”，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)?,單擺振動周期和擺球質(zhì)量無關(guān)。,擺長相同振幅相同質(zhì)量不同,返回,演示3：周期與擺長是否有關(guān)？,單擺振動周期和擺長有關(guān)：擺長越長，周期越長。,振幅相同質(zhì)量相同擺長不同,擺長和質(zhì)量相同，振幅不同,周期相同,擺長和振幅相同，質(zhì)量不同,周期相同,周期不同,振幅和質(zhì)量相同，擺長不同,單擺振動周期與小球質(zhì)量，振幅無關(guān)，與擺長有關(guān)；擺長越長，周期越長。,實驗結(jié)論：,實驗現(xiàn)象：,周期公式：,單擺做簡諧運動的振動周期跟擺長的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比。,三單擺的周期,國際單位：秒（s）,單擺周期公式的理解:,2、擺長、重力加速度都一定時，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、單擺周期與擺長和重力加速度有關(guān)，與振幅和質(zhì)量無關(guān)。,例題,周期T=2s的單擺叫做秒擺，試計算秒擺的擺長。(g=9.8m/s2）,解：根據(jù)單擺周期公式：,秒擺的擺長是1m.,跟蹤訓練,一個作簡諧運動的單擺,周期是1s（）A.擺長縮短為原來的1/4時,頻率是2HzB.擺球的質(zhì)量減小為原來的1/4時,周期是4秒C.振幅減為原來的1/4時周期是1秒D.如果重力加速度減為原來的1/4時,頻率是0.5Hz.,ACD,等效擺長:,擺球球心到擺動圓弧圓心的距離。,思維拓展,直徑為d,等效擺長：,惠更斯于1656年發(fā)明了世界上第一個用擺的等時性來計時的時鐘。（1657年獲得專利權(quán)）,應用一：計時器,那個大慶人所買的擺鐘，走時不準的原因是什么？應該如何調(diào)整？,學以致用：,開動腦筋：如果你在一座高山的山頂，你能用單擺測山的高度嗎？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）,應用二：測量重力加速度,1.單擺作簡諧運動的回復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）的振動周期增大()A.擺球的質(zhì)量增大B.擺長增大C.單擺由赤道移到北極D.增大振幅,B,3.懸掛于同一點的兩個單擺的擺長相等，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釋放，若最大的擺角都小于10，那么它們將相遇在（）.點.點左側(cè).點右側(cè).無法確定,A,4.在光滑圓弧凹槽的一端，在圓弧的圓心。半徑遠大于弧長。、同時無初速釋放，誰先到達點？為什么?