教科版：高二物理課件：單擺3

1、一、單一、單 擺擺 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，另一端固定固定在懸點(diǎn)在懸點(diǎn)上，如果懸掛小球的上，如果懸掛小球的細(xì)線的伸細(xì)線的伸縮和質(zhì)量可以忽略，線長又比球的直縮和質(zhì)量可以忽略，線長又比球的直徑大得多，徑大得多，這樣的裝置就叫做這樣的裝置就叫做單擺單擺。2、單擺是實(shí)際擺的理想化模型、單擺是實(shí)際擺的理想化模型以下擺是否是單擺：以下擺是否是單擺：粗麻繩 細(xì)繩橡皮筋 AOOA 用用下列哪些材料能做成單擺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0.20.2米的細(xì)絲線米的細(xì)絲線 D.D.

2、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 AE懸線：細(xì)、長、伸縮可以忽略擺球：小而重（即密度大）擺長 L=L0+R擺角或偏角擺長:擺球重心到擺動圓弧圓心的距離思考：思考： 單擺振動是不是簡諧運(yùn)動？單擺振動是不是簡諧運(yùn)動？（1 1）振動圖像振動圖像（2 2）回復(fù)力）回復(fù)力二、單擺的回復(fù)力 1、受力分析:重力拉力BAO G2G1TGQ方向：沿切線指向平衡位置3、回復(fù)力來源： 大?。?F回G2=Gsin

3、=mg sin重力沿切線方向的分力G22、平衡位置：最低點(diǎn)O x x xF F回回G G2 2=Gsin=Gsin =mg =mg sinsin mg mg L mgL X位移方向與回復(fù)力方向相反F回=-kx F回= mgL X x x當(dāng)很小時，x 弧長=L sin （ k=mgL）結(jié)結(jié) 論論 在在擺角很小的情況下擺角很小的情況下，擺球所受，擺球所受的回復(fù)力跟位移大小成正比，方向的回復(fù)力跟位移大小成正比，方向始終指向平衡位置（即與位移方向始終指向平衡位置（即與位移方向相反），因此相反），因此單擺做簡諧運(yùn)動單擺做簡諧運(yùn)動一般擺角 5三、單擺的周期三、單擺的周期 單擺振動的周期可能與哪些因素有關(guān)呢

4、？1、周期與振幅是否有關(guān) ?2、周期與擺球的質(zhì)量是否有關(guān) ?3、周期與擺長是否有關(guān) ? 4、周期與重力加速度是否有關(guān)?演示結(jié) 論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 伽利略首先發(fā)現(xiàn)的伽利略首先發(fā)現(xiàn)的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)重力加重力加速度越大，周期越小速度越大，周期越小下列裝置能否看作單擺：下列裝置能否看作單擺：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，另一端固定固定在懸點(diǎn)在懸點(diǎn)上，如果上，如果

5、忽略細(xì)線的長度的微小忽略細(xì)線的長度的微小變化和質(zhì)量，且線長又比球的直徑大得變化和質(zhì)量，且線長又比球的直徑大得多，多，這樣的裝置就叫做這樣的裝置就叫做單擺單擺。2 2、單擺是一個、單擺是一個理想化模型理想化模型A AA A, ,O OF FG=mgG=mgG G2 2G G1 1P P回復(fù)力大小：回復(fù)力大小： F G1=mg sinF k x（簡諧運(yùn)動的條件）（簡諧運(yùn)動的條件）很小，很小， 5 5lmgxF回l lo一般偏角一般偏角 5 5結(jié)結(jié) 論論 在在擺角很小的情況下擺角很小的情況下，擺球所受的回復(fù)力，擺球所受的回復(fù)力跟位移大小成正比，方向始終指向平衡位置跟位移大小成正比，方向始終指向平衡位

6、置（即與位移方向相反），因此（即與位移方向相反），因此在擺角很小的情在擺角很小的情況下單擺做簡諧運(yùn)動況下單擺做簡諧運(yùn)動 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？1 1、周期與、周期與 （振幅）是否有關(guān)（振幅）是否有關(guān) ? ?2 2、周期與擺球的質(zhì)量是否有關(guān)、周期與擺球的質(zhì)量是否有關(guān) ? ?3 3、周期與擺長是否有關(guān)、周期與擺長是否有關(guān) ? ? 4 4、周期與重力加速度是否有關(guān)、周期與重力加速度是否有關(guān)? ?探究方法：控制變量法探究方法：控制變量法 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(yùn)動的振動周期單擺做簡諧運(yùn)動的振動周期跟擺長的平跟擺長的

7、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。荷蘭物理學(xué)家荷蘭物理學(xué)家惠更斯惠更斯首先發(fā)現(xiàn)首先發(fā)現(xiàn)1 1、惠更斯利用擺的等時性發(fā)明了帶擺的計(jì)時器、惠更斯利用擺的等時性發(fā)明了帶擺的計(jì)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在研制擺鐘時，惠更斯還制作了一個在研制擺鐘時，惠更斯還制作了一個秒擺秒擺（即（即周期為周期為2 2秒的單擺），試計(jì)算秒擺的擺長。秒的單擺），試計(jì)算秒擺的擺長。(g(g=9.8m/s=9.8m/s2 2）解：根據(jù)單擺周期公式：2LTg22422gT9.82L=m=1m4 3.14秒擺的擺長是秒擺的擺長是

8、1m.1m.2()g1 1、單擺作簡諧運(yùn)動時的回復(fù)力是（、單擺作簡諧運(yùn)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2 2、一個單擺，周期是、一個單擺，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

9、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, ,搬家時把家中的大搬家時把家中的大擺鐘也帶到北京去了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)? ?3.3.一擺長為一擺長為L L的單擺的單擺, ,在懸點(diǎn)正下方在懸點(diǎn)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 1.1.單擺：理想化的物理模型在單擺：理想化的物理模型在細(xì)線細(xì)線的一端拴上一個的一端拴上一個小球小球，另一端，另一端固定固定在懸點(diǎn)上，如果線的在懸點(diǎn)上，如果線的伸縮和質(zhì)量可伸縮和質(zhì)量可以忽略不計(jì)以忽略不計(jì)，擺線長比小球直徑大得多擺線長比小球直徑大得多，這樣的裝置，這樣的裝置叫單擺叫單擺glT23.3.單擺的周期公式：單擺做單擺的周期公式：單擺做簡諧運(yùn)動簡諧運(yùn)動的周期跟的周期跟擺長擺長的的平方根成正比，跟平方根成正比，跟重力加速度重力加速度的平方根成反比，跟的平方根成反比，跟振振幅、擺球的質(zhì)量幅、擺球的質(zhì)量無關(guān)無關(guān)單擺