掌握單擺振動(dòng)的周期公式
利用實(shí)驗(yàn)探究單擺周期與擺長的關(guān)系
生活中經(jīng)?？梢钥吹綉覓炱饋淼奈矬w在豎直平面內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
擺動(dòng)的鐘擺、蕩起的秋千、晃動(dòng)的枝條它們?cè)谄胶馕恢酶浇耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)是不是簡諧運(yùn)動(dòng)呢？
1．單擺：用不可伸縮的細(xì)線懸掛小球，如果細(xì)線的質(zhì)量與小球相比可以忽略；球的直徑與線的長度相比也可以忽略。這樣的裝置叫做單擺。
研究條件：與小球受到的重力及繩子的拉力相比，空氣等對(duì)它的阻力可以忽略.
擺長:擺球重心到擺動(dòng)圓弧圓心的距離。
偏角:擺到最高點(diǎn)時(shí)，細(xì)線與豎直方向的夾角。
用什么方法探究單擺的振動(dòng)是否為簡諧運(yùn)動(dòng)？
1.位移與時(shí)間的關(guān)系是否滿足正弦關(guān)系（x–t 圖像法）
2.回復(fù)力與位移是否成正比且方向相反（F=-kx）
擺球在任一點(diǎn)P點(diǎn)時(shí)，擺角為θ，擺球?qū)點(diǎn)的位移x，從O指向P
重力沿切線方向的分力提供回復(fù)力
當(dāng)θ較小時(shí)，sinθ ? θ
結(jié)論：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)。
如圖 ，細(xì)線下懸掛一個(gè)除去了柱塞的注射器，注射器內(nèi)裝上墨汁。當(dāng)注射器擺動(dòng)時(shí)，沿著垂直于擺動(dòng)的方向勻速拖動(dòng)木板，觀察噴在木板上的墨汁圖樣。
通過圖像，可看出注射器的擺動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)
單擺的周期與哪些因素有關(guān)呢？
1．單擺的周期與振幅有關(guān)
2．單擺的周期與擺球的質(zhì)量有關(guān)
3．單擺的周期與擺長有關(guān)
探究一：探究周期與振幅的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)表明：單擺周期與振幅無關(guān)，這是擺的等時(shí)性。
探究二：探究周期與擺球質(zhì)量的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)思想：相同擺長，相同尺寸、不同質(zhì)量的擺球。
實(shí)驗(yàn)表明：單擺周期與擺球質(zhì)量無關(guān)
探究三：探究周期與擺長的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)思想：改變擺長，重復(fù)多次實(shí)驗(yàn)，記錄20個(gè)周期
1．單擺的周期與振幅無關(guān)——單擺的等時(shí)性。
2．單擺的周期與擺球的質(zhì)量無關(guān)。
3．單擺的周期與擺長有關(guān)——擺長越長，周期越大。
荷蘭物理學(xué)家惠更斯（1629---1695）通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步找到：
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)．
該式是個(gè)近似公式，由它算出的周期與精確值之間的差別隨著偏角的增加而增加。當(dāng)偏角為5o兩者相差0.01%
例．一個(gè)擺長為2 m的單擺,在地球上某地振動(dòng)時(shí),測(cè)得完成100次全振動(dòng)所用的時(shí)間為284 s。(1)求當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭的大小。(2)把該單擺拿到月球上去,已知月球上的重力加速度是1.60 m/s2,則該單擺振動(dòng)周期是多少?
1.關(guān)于單擺擺球在運(yùn)動(dòng)過程中的受力,下列結(jié)論正確的是(　　)A.擺球受重力、擺線的拉力作用B.擺球受重力、擺線的拉力、回復(fù)力作用C.擺球的回復(fù)力為零時(shí),向心力最大D.擺球的回復(fù)力最大時(shí),擺線中的拉力大小比擺球的重力大
解析:單擺在運(yùn)動(dòng)過程中,擺球受重力和擺線的拉力,重力沿圓弧切線的分力提供回復(fù)力,故A對(duì)、B錯(cuò);在平衡位置處,回復(fù)力為零,速度最大,向心力F向= 最大,選項(xiàng)C正確;當(dāng)回復(fù)力最大時(shí),擺球在最大位移處,速度為零,向心力為零,則拉力等于重力沿半徑方向的分力,即拉力小于重力,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
2.下列有關(guān)單擺運(yùn)動(dòng)過程中的受力,說法正確的是(　　)A.單擺運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是重力和擺線拉力的合力B.單擺運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向的分力C.單擺經(jīng)過平衡位置時(shí)合力為零D.單擺運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是擺線拉力的一個(gè)分力
解析:單擺運(yùn)動(dòng)是在一段圓弧上運(yùn)動(dòng),因此單擺運(yùn)動(dòng)過程不僅有回復(fù)力,而且有向心力,即單擺的合外力提供向心力,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;單擺的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向的分力,而不是擺線拉力的分力,故選項(xiàng)B正確,D錯(cuò)誤;單擺經(jīng)過平衡位置時(shí),回復(fù)力為零,向心力最大,故其合外力不為零,所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤。
3.(多選)單擺是為研究振動(dòng)而抽象出的理想化模型,其理想化條件是( 　　)A.擺線質(zhì)量不計(jì)B.擺線長度不伸縮C.擺球的直徑比擺線長度短得多D.只要是單擺的運(yùn)動(dòng)就是一種簡諧運(yùn)動(dòng)
解析:單擺由擺線和擺球組成,擺線只計(jì)長度不計(jì)質(zhì)量,擺球只計(jì)質(zhì)量不計(jì)大小,且擺線不伸縮,選項(xiàng)A、B、C正確。但把單擺作為簡諧運(yùn)動(dòng)來處理是有條件的,只有在擺角很小的情況下才能視單擺的運(yùn)動(dòng)為簡諧運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
4.下列關(guān)于單擺的說法正確的是(　　)A.單擺擺球從平衡位置運(yùn)動(dòng)到正向最大位移處時(shí)的位移為A(A為振幅),從正向最大位移處運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí)的位移為-AB.單擺擺球的回復(fù)力等于擺球所受的合外力C.單擺擺球的回復(fù)力等于擺球重力沿圓弧切線方向的分力D.單擺擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)加速度為零
解析:簡諧運(yùn)動(dòng)中的位移是以平衡位置作為起點(diǎn),擺球在正向最大位移處時(shí)位移為A,在平衡位置時(shí)位移應(yīng)為零。擺球的回復(fù)力由重力沿圓弧切線方向的分力提供,線的拉力與重力沿?cái)[線方向的分力的合力提供向心力,擺球經(jīng)最低點(diǎn)(振動(dòng)的平衡位置)時(shí)回復(fù)力為零,但向心力不為零,所以合外力不為零;擺球到最高點(diǎn)時(shí),向心力為零,回復(fù)力最大,合外力也不為零。
5.將秒擺(周期為2 s的單擺)的周期變?yōu)? s,下面哪些措施是正確的(　　)A.只將擺球質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼腂.只將振幅變?yōu)樵瓉淼?倍C.只將擺長變?yōu)樵瓉淼?倍D.只將擺長變?yōu)樵瓉淼?6倍

相關(guān)課件

物理選擇性必修 第一冊(cè)第二章 機(jī)械振動(dòng)4 單擺公開課課件ppt：

這是一份物理選擇性必修 第一冊(cè)第二章 機(jī)械振動(dòng)4 單擺公開課課件ppt，共30頁。PPT課件主要包含了生活中的擺動(dòng)，一單擺，理想化模型，平衡位置，F(xiàn)mgsinθ，切向回復(fù)力，徑向向心力，二單擺的回復(fù)力，單擺的周期等內(nèi)容，歡迎下載使用。

高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊(cè)4 單擺優(yōu)質(zhì)課件ppt：

這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊(cè)4 單擺優(yōu)質(zhì)課件ppt，共27頁。PPT課件主要包含了思考探究，深入理解，典型例題，課堂總結(jié)，CONTENTS，導(dǎo)入與思考，見過擺鐘嗎，學(xué)習(xí)目標(biāo)，探究思考，單擺的簡諧運(yùn)動(dòng)等內(nèi)容，歡迎下載使用。

高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊(cè)4 單擺教案配套課件ppt：

這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊(cè)4 單擺教案配套課件ppt，共24頁。PPT課件主要包含了幾種常見的擺，單擺的回復(fù)力，單擺的周期，單擺的構(gòu)成，單擺的周期公式，滿足簡諧運(yùn)動(dòng)的條件等內(nèi)容，歡迎下載使用。

英語朗讀寶

相關(guān)課件 更多

物理選擇性必修 第一冊(cè)4 單擺完美版課件ppt

物理選擇性必修 第一冊(cè)4 單擺完美版課件ppt
高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊(cè)4 單擺課文內(nèi)容ppt課件

高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊(cè)4 單擺課文內(nèi)容ppt課件
人教版 (2019)選擇性必修 第一冊(cè)4 單擺背景圖ppt課件

人教版 (2019)選擇性必修 第一冊(cè)4 單擺背景圖ppt課件
人教版 (2019)選擇性必修 第一冊(cè)4 單擺精品課件ppt

人教版 (2019)選擇性必修 第一冊(cè)4 單擺精品課件ppt
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認(rèn)為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，請(qǐng)掃碼添加我們的相關(guān)工作人員，我們盡可能的保護(hù)您的合法權(quán)益。
入駐教習(xí)網(wǎng)，可獲得資源免費(fèi)推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎(jiǎng)勵(lì)，申請(qǐng) 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊(cè)電子課本

4 單擺

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 選擇性必修 第一冊(cè)

切換課文
  • 課件
  • 教案
  • 試卷
  • 學(xué)案
  • 更多
所有DOC左下方推薦
歡迎來到教習(xí)網(wǎng)
  • 900萬優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊(cè)
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼，快速注冊(cè)

手機(jī)號(hào)注冊(cè)
手機(jī)號(hào)碼

手機(jī)號(hào)格式錯(cuò)誤

手機(jī)驗(yàn)證碼 獲取驗(yàn)證碼

手機(jī)驗(yàn)證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個(gè)字符，數(shù)字、字母或符號(hào)

注冊(cè)即視為同意教習(xí)網(wǎng)「注冊(cè)協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊(cè)
手機(jī)號(hào)注冊(cè)
微信注冊(cè)

注冊(cè)成功

返回
頂部