高中物理單擺課件新人教版選修3

1、11.4第一課時一、單一、單 擺擺1 1、在細(xì)線的一端拴一小球，另一端、在細(xì)線的一端拴一小球，另一端固定在懸固定在懸點點上，上，2 2、單擺是實際擺的理想化模型、單擺是實際擺的理想化模型 如果懸掛小球的細(xì)線的如果懸掛小球的細(xì)線的伸縮和質(zhì)量伸縮和質(zhì)量可以可以忽略，線長又比球的直徑大得多，這樣的裝忽略，線長又比球的直徑大得多，這樣的裝置就叫做單擺。置就叫做單擺。擺長擺長 l=l0+r擺長擺長: :擺球重心到擺動圓弧圓心的距離擺球重心到擺動圓弧圓心的距離擺長和偏角擺長和偏角偏角偏角偏角偏角: :擺球擺到最高點時，細(xì)線與豎直方向的夾角擺球擺到最高點時，細(xì)線與豎直方向的夾角演示實驗演示實驗c cb ba

2、 ao o1 1、回復(fù)力來源：、回復(fù)力來源：重力沿切線方向的分力重力沿切線方向的分力二、單擺的回復(fù)力二、單擺的回復(fù)力f f回回=mg =mg sinsint tg gg g2 2g g1 1二、單擺的回復(fù)力二、單擺的回復(fù)力當(dāng)當(dāng)很小時，很小時，x x弧長弧長x位移方向與回復(fù)力方向相反位移方向與回復(fù)力方向相反sinsinlxmgmgxlmgf回)(lmgk kxf回=l=l2 2、證明：、證明：t tg gg g2 2g g1 1f f回回=mg =mg sinsin 單擺振動的周期可能與哪些因素有關(guān)呢？單擺振動的周期可能與哪些因素有關(guān)呢？三、單擺的周期三、單擺的周期三、單擺的周期三、單擺的周期三

3、、單擺的周期三、單擺的周期三、單擺的周期三、單擺的周期三、單擺的周期三、單擺的周期結(jié) 論4 4、與當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣扔嘘P(guān)、與當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣扔嘘P(guān)重力加速重力加速度越大，周期越小度越大，周期越小單擺振動的周期單擺振動的周期1 1、與振幅無關(guān)、與振幅無關(guān)單擺的等時性單擺的等時性2 2、與擺球的質(zhì)量無關(guān)、與擺球的質(zhì)量無關(guān)3 3、與擺長有關(guān)、與擺長有關(guān)擺長越長，周期越大擺長越長，周期越大glt2單擺振動的周期公式：單擺振動的周期公式： 單擺做簡諧運動的振動周期單擺做簡諧運動的振動周期跟擺長的平跟擺長的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比。方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比。三、單擺的周期三、單擺

4、的周期1 1、惠更斯利用擺的等時性發(fā)明了帶擺的計時器、惠更斯利用擺的等時性發(fā)明了帶擺的計時器. .2 2、 用單擺測定用單擺測定重力加速度重力加速度。22tl4gglt2四、單擺周期公式的應(yīng)用四、單擺周期公式的應(yīng)用小結(jié)小結(jié) 1、單擺模型、單擺模型 2、單擺的回復(fù)力、單擺的回復(fù)力 3、單擺的周期、單擺的周期懸線：細(xì)、長、質(zhì)量、伸縮可以忽略懸線：細(xì)、長、質(zhì)量、伸縮可以忽略擺球：小而重（即密度大）擺球：小而重（即密度大）1 1、用下列哪些材料能做成單擺、用下列哪些材料能做成單擺( )( ) a. a.長為長為1 1米的細(xì)線米的細(xì)線 b.b.長為長為1 1米的細(xì)鐵絲米的細(xì)鐵絲 c.c.長為長為0.20

5、.2米的細(xì)絲線米的細(xì)絲線 d.d.長為長為1 1米的麻繩米的麻繩 e.e.直徑為直徑為5 5厘米的泡沫塑料球厘米的泡沫塑料球 f.f.直徑為直徑為1 1厘米的鋼球厘米的鋼球 g.g.直徑為直徑為1 1厘米的塑料球厘米的塑料球 h.h.直徑為直徑為5 5厘米的鋼球厘米的鋼球 課課 堂堂 練練 習(xí)習(xí)2 2、單擺作簡諧運動時的回復(fù)力是（、單擺作簡諧運動時的回復(fù)力是（ ） a.a.擺球的重力擺球的重力 b.b.擺球重力沿圓弧切線的分力擺球重力沿圓弧切線的分力 c.c.擺線的拉力擺線的拉力 d.d.擺球重力與擺線拉力的合力擺球重力與擺線拉力的合力課課 堂堂 練練 習(xí)習(xí)3 3、一個單擺，周期是、一個單擺，

6、周期是t t。a. a. 如果擺球質(zhì)量增到如果擺球質(zhì)量增到2 2倍，周期將倍，周期將 ； b. b. 如果擺的振幅增到如果擺的振幅增到2 2倍，周期將倍，周期將 ； c. c. 如果擺長增到如果擺長增到2 2倍，周期將倍，周期將 ； d. d. 如果將單擺從赤道移到北京，周期將如果將單擺從赤道移到北京，周期將 ； e. e. 如果將單擺從海面移到高山，周期將如果將單擺從海面移到高山，周期將 ； 變小變小變大變大變大變大不變不變不變不變課課 堂堂 練練 習(xí)習(xí)思考與討論思考與討論 小明家從廣州搬到北京去小明家從廣州搬到北京去, ,搬家時把家中搬家時把家中的大擺鐘也帶到北京去了的大擺鐘也帶到北京去了

7、. .問問:1.:1.這個擺鐘到這個擺鐘到 北京后是否還準(zhǔn)時北京后是否還準(zhǔn)時? ? 2. 2.若不準(zhǔn)若不準(zhǔn), ,是偏慢還是偏快是偏慢還是偏快? ? 3. 3.如須調(diào)整應(yīng)該怎樣調(diào)節(jié)如須調(diào)整應(yīng)該怎樣調(diào)節(jié)? ?幾種常見的擺幾種常見的擺圓槽擺釘擺圓錐擺如何理解單擺的周期公式 5 5、如圖為半徑很大的光滑凹形槽，將有一、如圖為半徑很大的光滑凹形槽，將有一小球從小球從a a點由靜止釋放。小球?qū)⒆鍪裁催\動？點由靜止釋放。小球?qū)⒆鍪裁催\動？lo求運動的周期？求運動的周期？a a設(shè)光滑圓弧槽的半徑為，小球半徑為r，擺角小于10，求周期。22lrrtgg圓槽擺6.6.一擺長為一擺長為l l的單擺的單擺, ,在懸點

8、正下方在懸點正下方5l/95l/9處有處有一釘子一釘子, ,則這個單擺的周期是多少？則這個單擺的周期是多少？glt35課課 堂堂 練練 習(xí)習(xí)作業(yè) 課后練習(xí)11.4單擺第二課時glt2224tlg得得 只要測出單擺的只要測出單擺的擺長擺長l l和和振動周期振動周期t t，就，就可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣瓤梢郧蟪霎?dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭 g的值，的值， 一、實驗原理一、實驗原理單擺做簡諧運動時，其周期為：單擺做簡諧運動時，其周期為：二、實驗器材二、實驗器材3 3、游標(biāo)卡尺、游標(biāo)卡尺4 4、秒表（停表）、秒表（停表）1 1、單擺組、單擺組2 2、米尺、米尺三、實驗步驟三、實驗步驟1 1、做單擺：取約、做單擺

9、：取約1 1米長的線繩栓位小鋼球，然后米長的線繩栓位小鋼球，然后固定固定在桌邊的鐵架臺上。在桌邊的鐵架臺上。 二、實驗步驟二、實驗步驟算出半徑算出半徑r r，也準(zhǔn)確到毫米，也準(zhǔn)確到毫米2 2、測擺長：、測擺長：(1)(1)用米尺量出懸線長用米尺量出懸線長l l，準(zhǔn)確到毫米，準(zhǔn)確到毫米(2)(2)用游標(biāo)卡尺測擺球直徑用游標(biāo)卡尺測擺球直徑擺長為擺長為l+rl+rl l051001二、實驗步驟二、實驗步驟用秒表測量單擺的周期。用秒表測量單擺的周期。3 3、測周期：、測周期：把單擺從平衡位置拉開一個角度（把單擺從平衡位置拉開一個角度（5 5o o）放開它）放開它2分分7.6秒秒秒表的讀數(shù)秒表的讀數(shù)03

10、12334356378394110431214451647184920512253242655572859012678910113451213140312334356378394110431214451647184920512253242655572859012678910113451213141分分51.4秒秒秒表的讀數(shù)秒表的讀數(shù)二、實驗步驟二、實驗步驟 用秒表測量單擺完成用秒表測量單擺完成3030次全振動（或次全振動（或5050次）次）所用的時間所用的時間t t，求出完成一次全振動所需要的時，求出完成一次全振動所需要的時間，這個平均時間就是單擺的周期。間，這個平均時間就是單擺的周期。3 3

11、、測周期：、測周期：把單擺從平衡位置拉開一個角度（把單擺從平衡位置拉開一個角度（5 5o o）放開它）放開它t= t / nt= t / n 為了測量周期，擺球到達(dá)哪個位置的時刻為了測量周期，擺球到達(dá)哪個位置的時刻作為計時開始與停止的時刻比較好？作為計時開始與停止的時刻比較好？應(yīng)以擺球經(jīng)平衡位置計時開始與停止時刻應(yīng)以擺球經(jīng)平衡位置計時開始與停止時刻二、實驗步驟二、實驗步驟4 4、求重力加速度：把測得的周期和擺長的數(shù)、求重力加速度：把測得的周期和擺長的數(shù)值代入公式，求出重力加速度值代入公式，求出重力加速度g g的值來。的值來。 改變擺長，重做幾次實驗改變擺長，重做幾次實驗. . 計算出每次實驗計

12、算出每次實驗的重力加速度的重力加速度. .最后求出幾次實驗得到的重力加最后求出幾次實驗得到的重力加速度的平均值，即可看作本地區(qū)的重力加速度速度的平均值，即可看作本地區(qū)的重力加速度. .5 5、多次測量求平均值：、多次測量求平均值： 思考：思考：如果要求用圖象法來測定重力加速度，如果要求用圖象法來測定重力加速度，哪么應(yīng)該如何建立坐標(biāo)系？哪么應(yīng)該如何建立坐標(biāo)系？四、注意事項四、注意事項1 1、選擇材料時應(yīng)選擇細(xì)輕又不易伸長的線，長度一般、選擇材料時應(yīng)選擇細(xì)輕又不易伸長的線，長度一般在在1m1m左右，小球應(yīng)選用密度較大的金屬球，直徑應(yīng)較小，左右，小球應(yīng)選用密度較大的金屬球，直徑應(yīng)較小，最好不超過最好

13、不超過2 cm2 cm；2 2、單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上，應(yīng)夾緊在、單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上，應(yīng)夾緊在鐵夾中，以免擺動時發(fā)生擺線下滑或懸點不固定，擺長鐵夾中，以免擺動時發(fā)生擺線下滑或懸點不固定，擺長改變的現(xiàn)象；改變的現(xiàn)象；3 3、注意擺動時擺角不易過大，不能超過、注意擺動時擺角不易過大，不能超過1010，以保證單，以保證單擺做簡諧運動；擺做簡諧運動；4 4、擺球擺動時，要使之保持在同一個豎直平面內(nèi)，不、擺球擺動時，要使之保持在同一個豎直平面內(nèi)，不要形成圓錐擺；要形成圓錐擺；5 5、測量從球通過平衡位置時開始計時，因為在此位置、測量從球通過平衡位置時開始計時，因為在此位置

14、擺球速度最大，易于分辨小球過此位置的時刻。擺球速度最大，易于分辨小球過此位置的時刻。6 6、為了減少偶然誤差改變擺長，多次測量求平值、為了減少偶然誤差改變擺長，多次測量求平值 。1 1、 在做在做“用單擺測定重力加速度的實驗用單擺測定重力加速度的實驗”中為了減中為了減小誤差，應(yīng)注意的事項是小誤差，應(yīng)注意的事項是( )( )a a擺球以選密度大，體積小的小球為好擺球以選密度大，體積小的小球為好 ; ;b b擺長以擺長以0.250.25米為宜米為宜 ; ;c c擺角應(yīng)小于擺角應(yīng)小于1010; ;d d擺線的懸點要固定，方不會在擺動中出現(xiàn)移動或晃擺線的懸點要固定，方不會在擺動中出現(xiàn)移動或晃動動 ;

15、;e e要使單擺在豎直平面內(nèi)擺動，不得使其形成錐形擺要使單擺在豎直平面內(nèi)擺動，不得使其形成錐形擺或擺球轉(zhuǎn)動或擺球轉(zhuǎn)動 ; ;f f測量周期時，應(yīng)從擺球通過最低點時開始計時測量周期時，應(yīng)從擺球通過最低點時開始計時 . .a a、b b、c c、d d項正確項正確只有只有e e、f f項正確項正確 acdefacdef正確正確都正確都正確 課課 堂堂 練練 習(xí)習(xí)2 2、某同學(xué)測定的、某同學(xué)測定的g g的數(shù)值比當(dāng)?shù)毓J(rèn)值大，造成的數(shù)值比當(dāng)?shù)毓J(rèn)值大，造成的原因可能是的原因可能是( ) ( ) 擺球質(zhì)量太大了；擺球質(zhì)量太大了； 量擺長時從懸點量到球的最下端；量擺長時從懸點量到球的最下端； 擺角太大了（

16、擺角仍小于擺角太大了（擺角仍小于1010）；）； 計算擺長時忘記把小球半徑加進(jìn)去；計算擺長時忘記把小球半徑加進(jìn)去； 計算周期時，將計算周期時，將(n(n1)1)次全振動誤記為次全振動誤記為n n次次全振動全振動. . 課課 堂堂 練練 習(xí)習(xí)3 3、為了提高實驗精度，在試驗中可改變幾次擺、為了提高實驗精度，在試驗中可改變幾次擺長長l l，測出相應(yīng)的周期，測出相應(yīng)的周期，從而得出一組對應(yīng)的，從而得出一組對應(yīng)的l l與與t t的數(shù)值，再以的數(shù)值，再以l l為橫坐標(biāo)為橫坐標(biāo)為縱坐標(biāo)，將所為縱坐標(biāo)，將所得數(shù)據(jù)連成直線如下圖所示，則測得的重力加速得數(shù)據(jù)連成直線如下圖所示，則測得的重力加速度度g g= =

17、。1.0432 0.8 0.50 l/mt2/s2 9.86m/s2課課 堂堂 練練 習(xí)習(xí)單擺的能量單擺的能量 單擺作簡諧運動時的動能和重力勢能在發(fā)單擺作簡諧運動時的動能和重力勢能在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機械能的總量保持不變，即生相互轉(zhuǎn)化，但機械能的總量保持不變，即機機械能守恒械能守恒。 小球擺動到最高點時的重力勢能最大，動小球擺動到最高點時的重力勢能最大，動能最??；平衡位置時的動能最大，重力勢能最能最?。黄胶馕恢脮r的動能最大，重力勢能最小。小。 若取最低點為零勢能點，小球擺動的機械若取最低點為零勢能點，小球擺動的機械能等于最高點時的重力勢能，也等于平衡位置能等于最高點時的重力勢能，也等于平衡位置時

18、的動能時的動能課課 堂堂 練練 習(xí)習(xí)4 4、小明家從廣州搬到北京去、小明家從廣州搬到北京去, ,搬家時把家中的搬家時把家中的大擺鐘也帶到北京去了大擺鐘也帶到北京去了. .問問:1.:1.這個擺鐘到這個擺鐘到 北京后是否還準(zhǔn)時北京后是否還準(zhǔn)時? ? 2. 2.若不準(zhǔn)若不準(zhǔn), ,是偏慢還是偏快是偏慢還是偏快? ? 3. 3.如須調(diào)整應(yīng)該怎樣調(diào)節(jié)如須調(diào)整應(yīng)該怎樣調(diào)節(jié)? ?幾種常見的擺幾種常見的擺圓槽擺釘擺圓錐擺如何理解單擺的周期公式 5 5、如圖為半徑很大的光滑凹形槽，將有一、如圖為半徑很大的光滑凹形槽，將有一小球從小球從a a點由靜止釋放。小球?qū)⒆鍪裁催\動？點由靜止釋放。小球?qū)⒆鍪裁催\動？lo求運

19、動的周期？求運動的周期？a a設(shè)光滑圓弧槽的半徑為，小球半徑為r，擺角小于10，求周期。22lrrtgg圓槽擺6.6.一擺長為一擺長為l l的單擺的單擺, ,在懸點正下方在懸點正下方5l/95l/9處有處有一釘子一釘子, ,則這個單擺的周期是多少？則這個單擺的周期是多少？glt35課課 堂堂 練練 習(xí)習(xí) 3一物體在某行星表面受到的萬有引一物體在某行星表面受到的萬有引力是它在地球表面受到的萬有引力的力是它在地球表面受到的萬有引力的1/4在地球上走得很準(zhǔn)的擺鐘搬到此在地球上走得很準(zhǔn)的擺鐘搬到此行星上后，此鐘分針一整圈所經(jīng)歷的行星上后，此鐘分針一整圈所經(jīng)歷的時間實際上是時間實際上是 cc 6用空心鐵球內(nèi)部裝滿水做擺球，若用空心鐵球內(nèi)部裝滿水做擺球，若球正下方有一小孔，水不斷從孔中流球正下方有一小孔，水不斷從孔中流出，從球內(nèi)裝滿水到水流完為止的過出，從球內(nèi)裝滿水到水流完為止的過程中，其振動周期的大