2020版物理粤教版3-4课件:第1章 第4节-第5节 .pdf
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1、合作探究自主预习 第四节第四节 探究单摆的振动周期探究单摆的振动周期 第五节第五节 用单摆测定重力加速度用单摆测定重力加速度 合作探究自主预习 目标导航预习导引 合作探究自主预习 目标导航预习导引一二 一、单摆一、单摆 1.悬挂起来的物体在竖直平面内摆动,如果悬挂物体的细线的 伸缩和质量可以忽略,线长比物体的直径大得多,这样的装置叫 做单摆。忽略摆动过程中所受阻力的作用,是实际摆的理想化模型。 2.单摆的回复力 (1)回复力的提供:摆球的重力沿圆弧切线方向的分力。 (2)回复力的特点:在偏角很小时,单摆所受的回复力和它偏离平 衡位置的位移大小成正比,方向总是指向平衡位置,即 。 (3)运动规律
2、:单摆在偏角很小时做简谐运动,其振动图象遵循正 弦或余弦函数规律。 三 合作探究自主预习 目标导航预习导引一二三 二、单摆的周期二、单摆的周期 荷兰物理学家惠更斯确定了计算单摆周期的公式 ,其中 l表示摆长,g表示当地的重力加速度。由公式可以看出单摆的周期 与摆球质量无关,在振幅较小时与振幅无关。 合作探究自主预习 目标导航预习导引一二三 三、用单摆测定重力加速度三、用单摆测定重力加速度 由单摆周期公式 ,因此,通过实验方法测出 单摆的摆长和周期,就可以求出当地的重力加速度。 合作探究自主预习 一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用 一、单摆一、单摆 1.单摆的回复力 (1)单摆受力:如图所示
3、,受细线拉力和重力作用。 (2)向心力来源:细线拉力和重力沿径向的分力和合力。 (3)回复力来源:重力沿圆弧切线方向的分力F=mgsin 提供了使 摆球振动的回复力。 合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 【例1】 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,再从正向最大位 移处运动到平衡位置时位移为2A 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 思路分析根据单摆做简谐运动的条件和回复力的来源进行分析 判断。
4、 合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 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 合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 一单摆做小角度摆动,其振动图象如图所示,以下说法正确的是( ) A.t1时刻摆
5、球速度最大,摆球的回复力最大 B.t2时刻摆球速度为零,悬线对它的拉力最小 C.t3时刻摆球速度为零,摆球的回复力最小 D.t4时刻摆球速度最大,悬线对它的拉力最大 答案:D 解析:由振动图象知,t1和t3时刻摆球偏离平衡位置的位移最大,此 时摆球的速度为零,摆球的回复力最大,A、C错;t2和t4时刻摆球位移 为零,正在通过平衡位置,速度最大,由于摆球做圆周运动,由牛顿第 二定律得出悬线对摆球拉力最大,故D正确,B错误。 合作探究自主预习 一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用 二、单摆的周期公式二、单摆的周期公式 1.摆长l:实际的单摆摆球不可能是质点,所以摆长应是从悬点到 摆球球心的长度,
6、即 ,l0为摆线长,D为摆球直径。 2.重力加速度g:若单摆系统只处在重力场中且悬点处于静止状 态,g由单摆所处的空间位置决定,即 ,式中R为摆球到地心的 距离,M为地球的质量,g随所在位置的高度的变化而变化。另外,在 不同星球上M和R也是变化的,所以g也不同,g=9.8 m/s2只是在地球 表面附近时的取值。 合作探究自主预习 一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用 某同学在猜想可能影响单摆周期的因素后,利用控制变量法做实 验以验证猜想的可靠性。结合你的实验经历,用自己的语言说明下 列实验现象。 (1)将悬挂在同一高度的两个相同的摆球拉到不同高度同时释放 使其做简谐运动。 (2)将悬挂在同一
7、高度的两个摆长相同、质量不同的摆球拉到同 一高度同时释放使其做简谐运动。 (3)将悬挂在同一高度的两个摆长不同、质量相同的摆球拉到同 一高度同时释放使其做简谐运动。 合作探究自主预习 一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用 答案:(1)他想验证单摆的周期与振幅的关系,实验表明两摆球同 步振动。 (2)他想验证单摆的周期与摆球质量的关系,实验表明两摆球的振 动也是同步的。 (3)他想验证单摆的周期与摆长的关系,实验表明两摆球的振动不 同步,而且摆长越长,振动就越慢。 合作探究自主预习 一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用 【例2】 如图甲所示是一个单摆振动的情形,O是它的平衡位置 ,B、C是摆
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