（新人教版选修3-4）物理：11.4《单摆》课件
文档属性
| 名称 | （新人教版选修3-4）物理：11.4《单摆》课件 |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 165.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2010-08-27 08:45:00 | ||
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文档简介
课件44张PPT。11.4《单摆》教学目标 知识与能力
1、理解单摆振动的特点及它做简谐运动的条件；
2、掌握单摆振动的周期公式。
3、观察演示实验，概括出周期的影响因素，培养学生由实验现象得出物理结论的能力。
4、在做演示实验之前，可先提出疑问，引起学生对实验的兴趣，让学生先猜想实验结果，由教师实验验证，使学生能更好的有目的去观察实验。
重点：掌握好单摆的周期公式及其成立条件
难点：单摆回复力的分析 一、单 摆1、在细线的一端拴一小球，另一端固定在悬点上，如果悬挂小球的细线的伸缩和质量可以忽略，线长又比球的直径大得多，这样的装置就叫做单摆。2、单摆是实际摆的理想化模型粗麻绳 细绳橡皮筋 ②③④①O思考与讨论以下摆是否是单摆：悬线：细、长、伸缩可以忽略摆球：小而重（即密度大）用下列哪些材料能做成单摆( )
A.长为1米的细线
B.长为1米的细铁丝
C.长为0.2米的细丝线
D.长为1米的麻绳
E.直径为5厘米的泡沫塑料球
F.直径为1厘米的钢球
G.直径为1厘米的塑料球
H.直径为5厘米的钢球 A、F课 堂 练 习摆长 L=L0+R摆长:摆球重心到摆动圆弧圆心的距离摆长和偏角θ偏角偏角:摆球摆到最高点时，细线与竖直方向的夹角思考与讨论单摆振动是不是简谐运动？判断物体是否做简谐运动的方法：（2）根据回复力的规律F=-kx去判断（1）根据物体的振动图像去判断C 2、受力分析:BAO3、回复力来源：重力沿切线方向的分力G21、平衡位置：二、单摆的回复力大小： G2=Gsinθ=mg sinθ方向：沿切线指向平衡位置θ最低点O?x二、单摆的回复力当θ很小时，x≈弧长F＝G2=Gsinθ=mgsinθ位移方向与回复力方向相反sinθ≈θ=Lθ一般偏角θ< 5°二、单摆的回复力结 论 在摆角很小的情况下，摆球所受的回复力跟位移大小成正比，方向始终指向平衡位置（即与位移方向相反），因此单摆做简谐运动 单摆振动的周期可能与哪些因素有关呢？1、周期与振幅是否有关 ?2、周期与摆球的质量是否有关 ?3、周期与摆长是否有关 ? 4、周期与重力加速度是否有关?三、单摆的周期探究方法：控制变量法三、单摆的周期结 论4、与当地的重力加速度有关——重力加速度越大，周期越小单摆振动的周期1、与振幅无关——单摆的等时性伽利略首先发现的2、与摆球的质量无关3、与摆长有关——摆长越长，周期越大单摆振动的周期公式： 单摆做简谐运动的振动周期跟摆长的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比。荷兰物理学家惠更斯首先发现三、单摆的周期1、惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器.2、 用单摆测定重力加速度。四、单摆周期公式的应用1、单摆作简谐运动时的回复力是（ ）
A.摆球的重力
B.摆球重力沿圆弧切线的分力
C.摆线的拉力
D.摆球重力与摆线拉力的合力B课 堂 练 习2、一个单摆，周期是T。
a. 如果摆球质量增到2倍，周期将 ；
b. 如果摆的振幅增到2倍，周期将 ；
c. 如果摆长增到2倍，周期将 ；
d. 如果将单摆从赤道移到北京，周期将 ；
e. 如果将单摆从海面移到高山，周期将 ； 变小变大变大不变不变课 堂 练 习课 堂 练 习小明家从广州搬到北京去,搬家时把家中的大摆钟也带到北京去了. 问:1.这个摆钟到 北京后是否还准时? 2.若不准,是偏慢还是偏快? 3.如须调整应该怎样调节?3.一摆长为L的单摆,在悬点正下方5L/9处有一钉子,则这个单摆的周期是多少？课 堂 练 习实验：
研究用单摆测重力加速度得 只要测出单摆的摆长L和振动周期T，就可以求出当地的重力加速度g的值， 一、实验原理单摆做简谐运动时，其周期为：二、实验步骤1、做单摆：取约1米长的线绳栓位小钢球，然后固定在桌边的铁架台上。× 二、实验步骤算出半径r，也准确到毫米2、测摆长：(1)用米尺量出悬线长L，准确到毫米(2)用游标卡尺测摆球直径摆长为L+r二、实验步骤用秒表测量单摆的周期。3、测周期：把单摆从平衡位置拉开一个角度（＜5o）放开它2分7.6秒秒表的读数1分51.4秒秒表的读数二、实验步骤 用秒表测量单摆完成30次全振动（或50次）所用的时间t，求出完成一次全振动所需要的时间，这个平均时间就是单摆的周期。3、测周期：把单摆从平衡位置拉开一个角度（＜5o）放开它T= t / n 为了测量周期，摆球到达哪个位置的时刻作为计时开始与停止的时刻比较好？应以摆球经平衡位置计时开始与停止时刻二、实验步骤4、求重力加速度：把测得的周期和摆长的数值代入公式，求出重力加速度g的值来。 改变摆长，重做几次实验. 计算出每次实验的重力加速度.最后求出几次实验得到的重力加速度的平均值，即可看作本地区的重力加速度.5、多次测量求平均值： 思考：如果要求用图象法来测定重力加速度，哪么应该如何建立坐标系？三、实验器材3、游标卡尺4、秒表（停表）1、单摆组2、米尺四、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2 cm；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或悬点不固定，摆长改变的现象；3、注意摆动时摆角不易过大，不能超过10o，以保证单摆做简谐运动；4、摆球摆动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆；5、测量从球通过平衡位置时开始计时，因为在此位置摆球速度最大，易于分辨小球过此位置的时刻。6、为了减少偶然误差改变摆长，多次测量求平均值 。1、 在做“用单摆测定重力加速度的实验”中为了减小误差，应注意的事项是( )
A．摆球以选密度大，体积小的小球为好 ;
B．摆长以0.25米为宜 ;
C．摆角应小于10°;
D．摆线的悬点要固定，方不会在摆动中出现移动或晃动 ;
E．要使单摆在竖直平面内摆动，不得使其形成锥形摆或摆球转动 ;
F．测量周期时，应从摆球通过最低点时开始计时 .
①A、B、C、D项正确 ②只有E、F项正确
③ACDEF正确 ④都正确 ③ 课 堂 练 习2、某同学测定的g的数值比当地公认值大，造成的原因可能是( )
①摆球质量太大了；
②量摆长时从悬点量到球的最下端；
③摆角太大了（摆角仍小于10°）；
④计算摆长时忘记把小球半径加进去；
⑤计算周期时，将(n－1)次全振动误记为n次全振动. ② ⑤ 课 堂 练 习3、为了提高实验精度，在试验中可改变几次摆长L，测出相应的周期Ｔ，从而得出一组对应的L与T的数值，再以L为横坐标Ｔ２为纵坐标，将所得数据连成直线如下图所示，则测得的重力加速度g= 。9.86m/s2课 堂 练 习1、单摆作简谐运动时的回复力是（ ）
A.摆球的重力
B.摆球重力沿圆弧切线的分力
C.摆线的拉力
D.摆球重力与摆线拉力的合力B课 堂 练 习单摆的能量 单摆作简谐运动时的动能和重力势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不变，即机械能守恒。 小球摆动到最高点时的重力势能最大，动能最小；平衡位置时的动能最大，重力势能最小。 若取最低点为零势能点，小球摆动的机械能等于最高点时的重力势能，也等于平衡位置时的动能最如何理解单摆的周期公式秒摆:周期为2s的单摆为秒摆。试计算出秒摆的摆长？（g=9.8m/s2)如何理解单摆的周期公式重力加速度g:由单摆所在的空间位置决定。纬度越低，高度越高，g值就越小。不同星球上g值也不同。2、一个单摆，周期是T。
a. 如果摆球质量增到2倍，周期将 ；
b. 如果摆的振幅增到2倍，周期将 ；
c. 如果摆长增到2倍，周期将 ；
d. 如果将单摆从赤道移到北京，周期将 ；
e. 如果将单摆从海面移到高山，周期将 ； 变小变大变大不变不变课 堂 练 习课 堂 练 习小明家从广州搬到北京去,搬家时把家中的大摆钟也带到北京去了. 问:1.这个摆钟到 北京后是否还准时? 2.若不准,是偏慢还是偏快? 3.如须调整应该怎样调节?如何理解单摆的周期公式重力加速度g还由单摆系统的运动状态决定。系统处于超重状态时，重力加速度的等效值g`=g+a系统处于失重状态时，重力加速度的等效值g`=g-a系统处于完全失重时（如在轨道卫星内）g`=0，摆球不摆动课 堂 练 习在一加速系统中有一摆长为L的单摆。
（1）当加速系统以加速度a竖直向上做匀加速运动时，单摆的周期多大？若竖直向下加速呢？
（2）当加速系统在水平方向以加速度a做加速直线运动时，单摆的周期多大？如何理解单摆的周期公式摆长L:摆球重心到摆动圆弧圆心的距离不一定是摆线的长如何理解单摆的周期公式 如图，摆球可视为质点，各段绳长均为L，甲、乙摆球做垂直纸面的小角度摆动，丙图中球在纸面内做小角度的摆动，O`为垂直纸面的钉子，而且OO`=L/3，求各摆的周期。ααααLLLLLOO`L/3L甲乙丙3.一摆长为L的单摆,在悬点正下方5L/9处有一钉子,则这个单摆的周期是多少？课 堂 练 习如何理解单摆的周期公式 如图为半径很大的光滑凹形槽，将有一小球从A点由静止释放。小球将做什么运动？θLO求运动的周期？A
1、理解单摆振动的特点及它做简谐运动的条件；
2、掌握单摆振动的周期公式。
3、观察演示实验，概括出周期的影响因素，培养学生由实验现象得出物理结论的能力。
4、在做演示实验之前，可先提出疑问，引起学生对实验的兴趣，让学生先猜想实验结果，由教师实验验证，使学生能更好的有目的去观察实验。
重点：掌握好单摆的周期公式及其成立条件
难点：单摆回复力的分析 一、单 摆1、在细线的一端拴一小球，另一端固定在悬点上，如果悬挂小球的细线的伸缩和质量可以忽略，线长又比球的直径大得多，这样的装置就叫做单摆。2、单摆是实际摆的理想化模型粗麻绳 细绳橡皮筋 ②③④①O思考与讨论以下摆是否是单摆：悬线：细、长、伸缩可以忽略摆球：小而重（即密度大）用下列哪些材料能做成单摆( )
A.长为1米的细线
B.长为1米的细铁丝
C.长为0.2米的细丝线
D.长为1米的麻绳
E.直径为5厘米的泡沫塑料球
F.直径为1厘米的钢球
G.直径为1厘米的塑料球
H.直径为5厘米的钢球 A、F课 堂 练 习摆长 L=L0+R摆长:摆球重心到摆动圆弧圆心的距离摆长和偏角θ偏角偏角:摆球摆到最高点时，细线与竖直方向的夹角思考与讨论单摆振动是不是简谐运动？判断物体是否做简谐运动的方法：（2）根据回复力的规律F=-kx去判断（1）根据物体的振动图像去判断C 2、受力分析:BAO3、回复力来源：重力沿切线方向的分力G21、平衡位置：二、单摆的回复力大小： G2=Gsinθ=mg sinθ方向：沿切线指向平衡位置θ最低点O?x二、单摆的回复力当θ很小时，x≈弧长F＝G2=Gsinθ=mgsinθ位移方向与回复力方向相反sinθ≈θ=Lθ一般偏角θ< 5°二、单摆的回复力结 论 在摆角很小的情况下，摆球所受的回复力跟位移大小成正比，方向始终指向平衡位置（即与位移方向相反），因此单摆做简谐运动 单摆振动的周期可能与哪些因素有关呢？1、周期与振幅是否有关 ?2、周期与摆球的质量是否有关 ?3、周期与摆长是否有关 ? 4、周期与重力加速度是否有关?三、单摆的周期探究方法：控制变量法三、单摆的周期结 论4、与当地的重力加速度有关——重力加速度越大，周期越小单摆振动的周期1、与振幅无关——单摆的等时性伽利略首先发现的2、与摆球的质量无关3、与摆长有关——摆长越长，周期越大单摆振动的周期公式： 单摆做简谐运动的振动周期跟摆长的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比。荷兰物理学家惠更斯首先发现三、单摆的周期1、惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器.2、 用单摆测定重力加速度。四、单摆周期公式的应用1、单摆作简谐运动时的回复力是（ ）
A.摆球的重力
B.摆球重力沿圆弧切线的分力
C.摆线的拉力
D.摆球重力与摆线拉力的合力B课 堂 练 习2、一个单摆，周期是T。
a. 如果摆球质量增到2倍，周期将 ；
b. 如果摆的振幅增到2倍，周期将 ；
c. 如果摆长增到2倍，周期将 ；
d. 如果将单摆从赤道移到北京，周期将 ；
e. 如果将单摆从海面移到高山，周期将 ； 变小变大变大不变不变课 堂 练 习课 堂 练 习小明家从广州搬到北京去,搬家时把家中的大摆钟也带到北京去了. 问:1.这个摆钟到 北京后是否还准时? 2.若不准,是偏慢还是偏快? 3.如须调整应该怎样调节?3.一摆长为L的单摆,在悬点正下方5L/9处有一钉子,则这个单摆的周期是多少？课 堂 练 习实验：
研究用单摆测重力加速度得 只要测出单摆的摆长L和振动周期T，就可以求出当地的重力加速度g的值， 一、实验原理单摆做简谐运动时，其周期为：二、实验步骤1、做单摆：取约1米长的线绳栓位小钢球，然后固定在桌边的铁架台上。× 二、实验步骤算出半径r，也准确到毫米2、测摆长：(1)用米尺量出悬线长L，准确到毫米(2)用游标卡尺测摆球直径摆长为L+r二、实验步骤用秒表测量单摆的周期。3、测周期：把单摆从平衡位置拉开一个角度（＜5o）放开它2分7.6秒秒表的读数1分51.4秒秒表的读数二、实验步骤 用秒表测量单摆完成30次全振动（或50次）所用的时间t，求出完成一次全振动所需要的时间，这个平均时间就是单摆的周期。3、测周期：把单摆从平衡位置拉开一个角度（＜5o）放开它T= t / n 为了测量周期，摆球到达哪个位置的时刻作为计时开始与停止的时刻比较好？应以摆球经平衡位置计时开始与停止时刻二、实验步骤4、求重力加速度：把测得的周期和摆长的数值代入公式，求出重力加速度g的值来。 改变摆长，重做几次实验. 计算出每次实验的重力加速度.最后求出几次实验得到的重力加速度的平均值，即可看作本地区的重力加速度.5、多次测量求平均值： 思考：如果要求用图象法来测定重力加速度，哪么应该如何建立坐标系？三、实验器材3、游标卡尺4、秒表（停表）1、单摆组2、米尺四、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2 cm；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或悬点不固定，摆长改变的现象；3、注意摆动时摆角不易过大，不能超过10o，以保证单摆做简谐运动；4、摆球摆动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆；5、测量从球通过平衡位置时开始计时，因为在此位置摆球速度最大，易于分辨小球过此位置的时刻。6、为了减少偶然误差改变摆长，多次测量求平均值 。1、 在做“用单摆测定重力加速度的实验”中为了减小误差，应注意的事项是( )
A．摆球以选密度大，体积小的小球为好 ;
B．摆长以0.25米为宜 ;
C．摆角应小于10°;
D．摆线的悬点要固定，方不会在摆动中出现移动或晃动 ;
E．要使单摆在竖直平面内摆动，不得使其形成锥形摆或摆球转动 ;
F．测量周期时，应从摆球通过最低点时开始计时 .
①A、B、C、D项正确 ②只有E、F项正确
③ACDEF正确 ④都正确 ③ 课 堂 练 习2、某同学测定的g的数值比当地公认值大，造成的原因可能是( )
①摆球质量太大了；
②量摆长时从悬点量到球的最下端；
③摆角太大了（摆角仍小于10°）；
④计算摆长时忘记把小球半径加进去；
⑤计算周期时，将(n－1)次全振动误记为n次全振动. ② ⑤ 课 堂 练 习3、为了提高实验精度，在试验中可改变几次摆长L，测出相应的周期Ｔ，从而得出一组对应的L与T的数值，再以L为横坐标Ｔ２为纵坐标，将所得数据连成直线如下图所示，则测得的重力加速度g= 。9.86m/s2课 堂 练 习1、单摆作简谐运动时的回复力是（ ）
A.摆球的重力
B.摆球重力沿圆弧切线的分力
C.摆线的拉力
D.摆球重力与摆线拉力的合力B课 堂 练 习单摆的能量 单摆作简谐运动时的动能和重力势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不变，即机械能守恒。 小球摆动到最高点时的重力势能最大，动能最小；平衡位置时的动能最大，重力势能最小。 若取最低点为零势能点，小球摆动的机械能等于最高点时的重力势能，也等于平衡位置时的动能最如何理解单摆的周期公式秒摆:周期为2s的单摆为秒摆。试计算出秒摆的摆长？（g=9.8m/s2)如何理解单摆的周期公式重力加速度g:由单摆所在的空间位置决定。纬度越低，高度越高，g值就越小。不同星球上g值也不同。2、一个单摆，周期是T。
a. 如果摆球质量增到2倍，周期将 ；
b. 如果摆的振幅增到2倍，周期将 ；
c. 如果摆长增到2倍，周期将 ；
d. 如果将单摆从赤道移到北京，周期将 ；
e. 如果将单摆从海面移到高山，周期将 ； 变小变大变大不变不变课 堂 练 习课 堂 练 习小明家从广州搬到北京去,搬家时把家中的大摆钟也带到北京去了. 问:1.这个摆钟到 北京后是否还准时? 2.若不准,是偏慢还是偏快? 3.如须调整应该怎样调节?如何理解单摆的周期公式重力加速度g还由单摆系统的运动状态决定。系统处于超重状态时，重力加速度的等效值g`=g+a系统处于失重状态时，重力加速度的等效值g`=g-a系统处于完全失重时（如在轨道卫星内）g`=0，摆球不摆动课 堂 练 习在一加速系统中有一摆长为L的单摆。
（1）当加速系统以加速度a竖直向上做匀加速运动时，单摆的周期多大？若竖直向下加速呢？
（2）当加速系统在水平方向以加速度a做加速直线运动时，单摆的周期多大？如何理解单摆的周期公式摆长L:摆球重心到摆动圆弧圆心的距离不一定是摆线的长如何理解单摆的周期公式 如图，摆球可视为质点，各段绳长均为L，甲、乙摆球做垂直纸面的小角度摆动，丙图中球在纸面内做小角度的摆动，O`为垂直纸面的钉子，而且OO`=L/3，求各摆的周期。ααααLLLLLOO`L/3L甲乙丙3.一摆长为L的单摆,在悬点正下方5L/9处有一钉子,则这个单摆的周期是多少？课 堂 练 习如何理解单摆的周期公式 如图为半径很大的光滑凹形槽，将有一小球从A点由静止释放。小球将做什么运动？θLO求运动的周期？A