11–4成才之路人教版物理选修3–4课件.ppt

你荡过秋千吗？你观察过秋千在摆动时的特点吗？ 1．单摆由 、 组成． 2．单摆的小角度摆动为 ，其周期、频率与振幅大小、 无关． (1)单摆：在细线的一端拴一个小球，另一端固定在悬点上，如果线的质量相对于球的质量以及球的直径相对于线长可以忽略，这样就形成单摆． (2)单摆是一个理想化的模型． ①在这个模型里，悬线无弹性、不可伸缩、没有质量，小球是质点． ②实际做成的单摆，悬线的伸缩越小，质量越轻，小球的质量越大，直径与线长相比可忽略，则越接近理想化的单摆． 做一个单摆下列器材可供选用的是(　　) A．带小孔的实心木球　　　 B．带小孔的实心钢球 C．长约1m的细线 D．长约1m的细铁丝 E．长约10cm的细线 答案：BC (1)单摆的回复力是重力沿圆弧切向的分力F＝mgsinθ提供的． (2)单摆在偏角很小的时候做简谐运动． ①在任意位置P，则有向线段为此时的位移x，重力G沿圆弧切线方向的分力G1＝Gsinθ提供摆球以O点为中心做往复运动的回复力． 特别提醒： (1)单摆振动的回复力为摆球重力沿圆弧切线方向的分力，回复力不是摆球所受的合外力． (2)单摆的摆动不一定都是简谐运动，只有单摆做小角度(摆角小于5°)摆动时才认为是简谐运动. (1)等时性：周期T只与摆长和重力加速度g有关，而与振幅和球的质量无关． (2)公式T＝ 单摆的摆长与摆线长是一回事吗？ 答案：单摆的摆长等于悬点到球心的距离，即L＝l＋ 其中l为摆线长，d为摆球的直径. (一)实验目的 1．利用单摆测定当地的重力加速度． 2．巩固和加深对单摆周期公式的理解． (三)实验器材 铁架台及铁夹；中心有小孔的金属小球；约1m长的细线；停表；米尺；游标卡尺． (四)实验步骤 (1)让线的一端穿过小球的小孔，然后打一个比小孔大一些的线结，做成单摆． (2)把线的上端用铁夹固定在铁架台上，把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自由下垂，在单摆平衡位置处做上标记，如图所示． (3)用米尺测摆线长，用游标卡尺测小球直径d或直接用米尺测量单摆的摆长(悬点到球心间的距离)． (4)把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度(不超过5°)，然后放开小球让它摆动，用停表测出单摆完成30～50次全振动的时间，计算出平均完成一次全振动的时间，这个时间就是单摆的振动周期． (5)改变摆长，重做几次实验． (6)根据单摆的周期公式，计算出每次实验的重力加速度，求出几次实验得到的重力加速度的平均值，即是本地区的重力加速度的值． (7)将测得的重力加速度数值与当地重力加速度数值加以比较，分析产生误差的可能原因． (五)注意事项 (1)选择材料时应选择细、轻又不易伸长的线，长度一般在1m左右，小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过2cm. (2)单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑，摆长改变的现象． (3)注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过5°，可通过估算振幅的办法掌握． (4)摆球振动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆． (5)计算单摆的振动次数时，应以摆球通过最低位置时开始计时，以后摆球从同一方向通过最低位置时进行计数，且在数“零”的同时按下停表，开始计时计数． 下列关于单摆的说法，正确的是 (　　) A．单摆摆球从平衡位置运动到正向最大位移处时的位移为A(A为振幅)，从正向最大位移处运动到平衡位置时的位移为－A B．单摆摆球的回复力等于摆球所受的合外力 C．单摆摆球的回复力是摆球重力沿圆弧切线方向的分力 D．单摆摆球经过平衡位置时加速度为零 解析：简谐运动中的位移是以平衡位置作为起点，摆球在正向最大位移处时位移为A，在平衡位置时位移应为零，摆球的回复力由合外力沿圆弧切线方向的分力(等于重力沿圆弧切线方向的分力)提供，合外力在摆线方向的分力是提供向心力，摆球经最低点(振动的平衡位置)时回复力为零，但向心力不为零，所以合外力不为零，(摆球到最高点时，向心力为零，回复力最大，合外力也不为零)． 答案：C 点评：单摆经过平衡位置时所受合外力不为零，此时回复力为零，但向心力不为零，合外力刚好提供向心力，所以此时摆球的加速度不为零，平衡位置不平衡这与弹簧振子有所不同，弹簧振子经过平衡位置时，所受合外力为零，因此加速度为零． 如图为一单摆的振动图象，则(　　) A．t1和t3时刻摆线的拉力等大 B．t2和t3时刻摆球速度相等 C．t3时刻摆球速度正在减小 D．t4时刻回复力正在减小 答案：A 解析：t1和t3时刻，摆球在同一位置，摆线拉力等大，A正确．t2时刻摆球速度为零，t3时刻正向平衡位置移动，速度正在增大，B错，C错．t4时刻摆球正向最大位移