遼寧省大連市高中物理 第十一章 機(jī)械振動(dòng) 11.4 單擺課件 新人教版選修3-4.ppt

1.什么樣的運(yùn)動(dòng)叫簡諧運(yùn)動(dòng)?,復(fù)習(xí)提問,物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總指向平衡位置的回復(fù)力作用下的振動(dòng)，叫簡諧運(yùn)動(dòng)。,2.簡諧運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間圖象具有什么特點(diǎn)?,所有簡諧運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間圖象都是正弦或余弦曲線。,3.什么是簡諧運(yùn)動(dòng)的周期?,做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體完成一次全振動(dòng)所用的時(shí)間，叫做振動(dòng)的周期。,1862年，18歲的伽利略離開神學(xué)院進(jìn)入比薩大學(xué)學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)，他的中充滿著奇妙的幻想和對(duì)自然科學(xué)的無窮疑問，一次他在比薩大學(xué)忘掉了向上帝祈禱，雙眼注視著天花板上懸垂下來搖擺不定的掛燈，右手按著左手的脈搏，口中默默地?cái)?shù)著數(shù)字，在一般人熟視無睹的現(xiàn)象中，他卻第一個(gè)明白了掛燈每擺動(dòng)一次的時(shí)間是相等的，于是制作了單擺的模型，潛心研究了單擺的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，給人類奉獻(xiàn)了最初的能準(zhǔn)確計(jì)時(shí)的儀器。,小資料,伽利略(15641642),發(fā)現(xiàn)單擺振動(dòng)的等時(shí)性,近代物理學(xué)的鼻祖,本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)這一理想化模型,第十一章機(jī)械運(yùn)動(dòng),單,擺,1.知道什么是單擺；2.理解擺角很小時(shí)單擺的振動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)；3.知道單擺的周期跟什么因素有關(guān)，了解單擺的周期公式，并能用來進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算；4.知道用單擺可測(cè)定重力加速度。,知識(shí)與能力:,1.通過單擺的教學(xué)，知道單擺是一種理想化的系統(tǒng)，學(xué)會(huì)用理想化的方法建立物理模型。2.通過單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)條件的教學(xué)，體會(huì)用近似處理方法來解決物理問題。3.通過研究單擺的周期，掌握用控制變量的方法來研究物理問題。4.培養(yǎng)學(xué)生的觀察實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⑺季S能力。,過程與方法:,1.單擺在小角度情況下做簡諧運(yùn)動(dòng)，它既有簡諧運(yùn)動(dòng)的共性，又有其特殊性，理解共性和個(gè)性的概念。2.當(dāng)單擺的擺角大小變化時(shí)，單擺的振動(dòng)也將不同，理解量變和質(zhì)變的變化規(guī)律。,情感、態(tài)度與價(jià)值觀：,教學(xué)重點(diǎn),1.了解單擺的構(gòu)成。2.知道單擺的回復(fù)力的形成。3.單擺的周期公式。,1.單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)的條件擺角小于或等于時(shí)的振動(dòng)。2.單擺振動(dòng)的回復(fù)力是由什么力提供的。3.單擺振動(dòng)的周期與什么有關(guān)。,教學(xué)難點(diǎn),1,一.單擺的回復(fù)力,1,2,1,二.單擺的周期,三.用單擺測(cè)重力加速度,一.單擺的回復(fù)力,1.什么是單擺,在細(xì)線的一端拴上一個(gè)小球，另一端固定在懸點(diǎn)上，如果線的伸縮和質(zhì)量可以忽略不計(jì)，球的直徑比線長短得多，這樣的裝置叫單擺。,,線的伸縮和質(zhì)量可以忽略,符合下列條件的裝置叫單擺：,線長比球的直徑大得多,使擺線有一定的長度而無質(zhì)量，質(zhì)量全部集中在擺球。,把球當(dāng)作一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，只有質(zhì)量無大小，懸線的長度就是擺長。,,,理想化模型,判斷以下各種擺動(dòng)模型是否為單擺？,,,,,,（1）,（2）,（3）,橡皮筋,粗麻繩,細(xì)繩,模型（1）不是單擺，因?yàn)橄鹌そ钌扉L不可忽略,模型（2）不是單擺，因?yàn)槔K子質(zhì)量不可忽略,模型（3）不是單擺，因?yàn)槔K長不是遠(yuǎn)大于球的直徑,,,鐵球,鐵球,鐵球,塑料泡沫球,模型(4)不是單擺，因?yàn)槔K的質(zhì)量不能忽略,（4）,思考,,1.單擺小球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)起來后做的什么運(yùn)動(dòng)？,小球在平衡位置兩側(cè)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以小球的運(yùn)動(dòng)是機(jī)械振動(dòng)。,2.單擺的擺動(dòng)是機(jī)械振動(dòng)。振動(dòng)都需要回復(fù)力，單擺的回復(fù)力是什么？,平衡位置：,受力分析：,重力,彈力,運(yùn)動(dòng)分析：,以懸點(diǎn)為圓心的圓周運(yùn)動(dòng),以點(diǎn)為平衡位置的振動(dòng),點(diǎn),2.單擺的回復(fù)力,回復(fù)力來源：,重力沿切線方向的分力G2,大?。?G2=Gsin=mgsin,方向：,沿切線指向平衡位置,單擺振動(dòng)是不是簡諧運(yùn)動(dòng)？,判斷物體是否做簡諧運(yùn)動(dòng)的方法：,（2）根據(jù)回復(fù)力的規(guī)律F=-kx去判斷,（1）根據(jù)物體的振動(dòng)圖像去判斷,思考,3.擺角小時(shí)，單擺的振動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng),,,,,,x,當(dāng)很小時(shí)，x弧長,,,,,,,,,,,,,,,FG2=Gsin=mgsin,位移方向與回復(fù)力方向相反,sin,=L,一般偏角<5,在擺角很小的情況下，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（即與位移方向相反），因此單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)。,二.單擺的周期,單擺振動(dòng)的周期與哪些因素有關(guān)？,,與與m與lT與g,討論,A,,Lmg,,m,LgA,,L,gAm,g,LAm,與振幅無關(guān),與擺球質(zhì)量無關(guān),與擺長有關(guān),與重力加速度有關(guān),改變因素,控制因素,結(jié)論,單擺振動(dòng)周期與擺長L、振幅A、擺球質(zhì)量m、重力加速度g間的關(guān)系,,（等時(shí)性）,,探究,（L長T大）,控制變量法,g大T小,（）單擺振動(dòng)的周期與振幅無關(guān),（2）單擺振動(dòng)的周期與擺球質(zhì)量無關(guān),（3）單擺振動(dòng)的周期與擺長有關(guān),擺長越長，周期越大。,（等時(shí)性伽利略發(fā)現(xiàn)）,實(shí)驗(yàn)表明：,（4）單擺振動(dòng)的周期與g有關(guān),g越大，周期越小,荷蘭物理學(xué)家惠更斯（1629---1695）,單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)的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，跟振幅、擺球的質(zhì)量無關(guān)。,,,三.用單擺測(cè)重力加速度,測(cè)定重力加速度。,,利用它的等時(shí)性計(jì)時(shí)?；莞乖?656年首先利用擺的等時(shí)性發(fā)明了帶擺的計(jì)時(shí)器。,1.只有在擺角<5的條件下，單擺的振動(dòng)可看作簡諧振動(dòng)。,2.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)。,3.單擺振動(dòng)周期公式：,4.用單擺可以測(cè)定重力的加速度,1.單擺作簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)的回復(fù)力是（）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.下列哪些材料能做成單擺（）A.長為1米的細(xì)線B.長為1米的細(xì)鐵絲C.長為1米的橡皮條D.長為0.2米的細(xì)絲線E.直徑為5厘米的鋼球F.直徑為5厘米的泡沫塑料球G.直徑為1厘米的鋼球H.直徑為1厘米的塑料球L.,AG,3.單擺（10o）的振動(dòng)周期在發(fā)生下述哪些情況中增大()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,4.一擺長為L的單擺，在懸點(diǎn)正下方5L/9處有一釘子，則這個(gè)單擺的周期是：,