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1、第第十十一一章章第第4节节新知预新知预习习巧设计巧设计名师课名师课堂堂一点通一点通创新演创新演练练大冲关大冲关 随堂检测随堂检测归纳小结归纳小结 课下作业课下作业综合提升综合提升 要点一要点一要点二要点二 要点三要点三1知道什么是单摆，了解单摆的构成。知道什么是单摆，了解单摆的构成。2掌握单摆振动的特点，知道单摆回掌握单摆振动的特点，知道单摆回 复力的成因，理解摆角很小时单摆复力的成因，理解摆角很小时单摆 的振动是简谐运动。的振动是简谐运动。3知道单摆的周期跟什么因素有关，知道单摆的周期跟什么因素有关， 了解单摆的周期公式，并能用来进了解单摆的周期公式，并能用来进 行有关的计算。行有关的计算。
2、4知道用单摆可测定重力加速度。知道用单摆可测定重力加速度。 1单摆单摆 (1)组成：组成： ， 。 (2)理想化要求：理想化要求： 质量关系：细线质量与小球质量相比可以质量关系：细线质量与小球质量相比可以 。 线度关系：球的线度关系：球的 与线的长度相比可以忽略。与线的长度相比可以忽略。 力的关系：忽略摆动过程中所受力的关系：忽略摆动过程中所受 作用。作用。 实验中为满足上述条件，我们尽量选择质量大、实验中为满足上述条件，我们尽量选择质量大、 小的小的球和尽量细不可伸长的线。球和尽量细不可伸长的线。 关键一点关键一点单摆做简谐运动的条件：理论上摆角不超过单摆做简谐运动的条件：理论上摆角不超过5
3、，实际上在实验中摆角一般不能超过，实际上在实验中摆角一般不能超过10。 细线细线小球小球忽略忽略直径直径阻力阻力直径直径圆弧切线圆弧切线正比正比平衡位置平衡位置简谐简谐正弦正弦3单摆的周期单摆的周期(1)探究单摆的振幅、位置、摆长对周期的影响：探究单摆的振幅、位置、摆长对周期的影响：探究方法：探究方法： 法。法。实验结论：实验结论：a.单摆振动的周期与摆球质量单摆振动的周期与摆球质量 。b振幅较小时周期与振幅振幅较小时周期与振幅 。c摆长越长，周期摆长越长，周期 ；摆长越短，周期；摆长越短，周期 。(2)周期公式：周期公式：提出：周期公式是荷兰物理学家提出：周期公式是荷兰物理学家 首先提出的。
4、首先提出的。控制变量控制变量无关无关无关无关越长越长越短越短惠更斯惠更斯正比正比反比反比等时性等时性摆长摆长摆长摆长l周期周期T1制做一个单摆，合理的做法是制做一个单摆，合理的做法是 ()A摆线细而长摆线细而长 B摆球小而不太重摆球小而不太重C摆球外表面光滑且密度大摆球外表面光滑且密度大 D端点固定且不松动端点固定且不松动解析：解析：本题考查对单摆这一模型的认识。它虽是模型，本题考查对单摆这一模型的认识。它虽是模型，但具有很高的实际价值，好多实际摆可看做单摆，可用但具有很高的实际价值，好多实际摆可看做单摆，可用单摆理论去理解。单摆理论去理解。答案：答案：ACD2单摆是为研究振动而抽象出的理想化
5、模型，其理想化条单摆是为研究振动而抽象出的理想化模型，其理想化条 件是件是 ()A摆球质量不计摆球质量不计B摆线长度不伸缩摆线长度不伸缩C摆球的直径比摆线长度大得多摆球的直径比摆线长度大得多D空气等阻力忽略不计空气等阻力忽略不计解析：解析：单摆是一种理想化模型，实际情况下如果细线的单摆是一种理想化模型，实际情况下如果细线的质量与小球质量相比可忽略，球的直径与线的长度相比质量与小球质量相比可忽略，球的直径与线的长度相比也可以忽略，空气阻力可以忽略，摆线长度不伸缩时，也可以忽略，空气阻力可以忽略，摆线长度不伸缩时，就可把其看做单摆。就可把其看做单摆。答案：答案：BD3(2011上海高考上海高考)两
6、个相同的单摆静止于平衡位置，使两个相同的单摆静止于平衡位置，使 摆球分别以水平初速摆球分别以水平初速v1、v2(v1v2)在竖直平面内做小角度在竖直平面内做小角度摆动，它们的频率与振幅分别为摆动，它们的频率与振幅分别为f1、f2和和A1、A2，则，则()Af1f2，A1A2 Bf1A2 Df1f2，A1A2解析：解析：单摆的频率由摆长决定，摆长相等，频率相等，所单摆的频率由摆长决定，摆长相等，频率相等，所以以A、B错误；由机械能守恒，小球在平衡位置的速度越错误；由机械能守恒，小球在平衡位置的速度越大，其振幅越大，所以大，其振幅越大，所以C正确，正确，D错误。错误。答案：答案：C答案：答案：B
7、1单摆的回复力单摆的回复力 如图如图1141所示，重力所示，重力G沿圆弧切线方向的分力沿圆弧切线方向的分力G1mgsin 是沿摆球运动方向的力，正是这个力提供了使摆是沿摆球运动方向的力，正是这个力提供了使摆球振动的回复力：球振动的回复力：FG1mgsin 。图图11411下列有关单摆运动过程中的受力说法，正确的是下列有关单摆运动过程中的受力说法，正确的是() A单摆运动的回复力是重力和摆线拉力的合力单摆运动的回复力是重力和摆线拉力的合力 B单摆运动的回复力是重力沿圆弧切线方向的一个分力单摆运动的回复力是重力沿圆弧切线方向的一个分力 C单摆经过平衡位置时合力为零单摆经过平衡位置时合力为零 D单摆
8、运动的回复力是摆线拉力的一个分力单摆运动的回复力是摆线拉力的一个分力 思路点拨思路点拨单摆的回复力由摆球重力沿圆弧切线方向的分单摆的回复力由摆球重力沿圆弧切线方向的分力提供，在平衡位置处，摆球位移为零，水平加速度为零。力提供，在平衡位置处，摆球位移为零，水平加速度为零。 解析解析单摆运动是在一段圆弧上运动，因此单摆运动单摆运动是在一段圆弧上运动，因此单摆运动过程不仅有回复力，而且有向心力，即单摆运动的合外力不过程不仅有回复力，而且有向心力，即单摆运动的合外力不仅要提供回复力，还要提供向心力，故选项仅要提供回复力，还要提供向心力，故选项A错误；单摆的错误；单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向的一个分
9、力，而不是摆线拉力回复力是重力沿圆弧切线方向的一个分力，而不是摆线拉力的分力，故选项的分力，故选项B正确，正确，D错误；单摆经过平衡位置时，回错误；单摆经过平衡位置时，回复力为零，向心力最大，故其合外力不为零，所以选项复力为零，向心力最大，故其合外力不为零，所以选项C错错误。误。 答案答案B (1)弹簧振子在平衡位置的回复力为零，合力也为零。弹簧振子在平衡位置的回复力为零，合力也为零。 (2)单摆是一种特殊的简谐运动，其轨迹为圆弧，在平单摆是一种特殊的简谐运动，其轨迹为圆弧，在平衡位置回复力为零，合力不为零。衡位置回复力为零，合力不为零。图图1142 图图1143 2一个单摆的长为一个单摆的长
10、为l，在其悬点，在其悬点O的正下方的正下方0.19l处处有一钉子有一钉子P(如图如图1144所示所示)，现将摆球向左拉开到，现将摆球向左拉开到A，使摆线偏角使摆线偏角5，放手后使其摆动，求出单摆的振动，放手后使其摆动，求出单摆的振动周期。周期。 图图1144 审题指导审题指导 (1)题中给出题中给出“摆线偏角摆线偏角5”说明小球的运动为简谐运说明小球的运动为简谐运动；动； (2)从图中看出这不是一个完整的单摆，是由两个单摆构从图中看出这不是一个完整的单摆，是由两个单摆构成，所以周期应是两个单摆周期的合成。成，所以周期应是两个单摆周期的合成。 解析解析释放后摆球到达右边最高点释放后摆球到达右边最
11、高点B处，由机械能守恒处，由机械能守恒可知可知B和和A等高，则摆球始终做简谐运动。摆球做简谐运动的等高，则摆球始终做简谐运动。摆球做简谐运动的摆长有所变化，它的周期为两个不同单摆的半周期的和。摆长有所变化，它的周期为两个不同单摆的半周期的和。 小球在左边的周期为小球在左边的周期为 1仪器和器材仪器和器材 摆球摆球2个个(铁质和铜质并穿有中心孔铁质和铜质并穿有中心孔)、秒表、物理支、秒表、物理支架、米尺或钢卷尺、游标卡尺、细线等。架、米尺或钢卷尺、游标卡尺、细线等。 2实验步骤实验步骤 (1)做单摆：如图做单摆：如图1145所示，把摆球用细线悬挂所示，把摆球用细线悬挂在物理支架上，摆长最好能有在
12、物理支架上，摆长最好能有1米左右，这样可使测量米左右，这样可使测量结果准确些。结果准确些。图图1145实验实验次数次数摆长摆长l(m)周期周期T(s)加速度加速度g(m/s2)g的平均值的平均值(m/s2)123图图1146 (3)作作T2l图象的优点：图象的优点： 用图象法处理数据既直观又方便，同时也能最大限度用图象法处理数据既直观又方便，同时也能最大限度地减小偶然误差对实验结果造成的影响。由于地减小偶然误差对实验结果造成的影响。由于Tl的图象的图象不是直线，不便于进行数据处理，所以采用不是直线，不便于进行数据处理，所以采用T2l的图象，的图象，目的是为了将曲线转换为直线，便于利用直线的斜率
13、计算目的是为了将曲线转换为直线，便于利用直线的斜率计算重力加速度。重力加速度。 名师点睛名师点睛 (1)选择材料时应选择细而不易伸长的线，长度一般在选择材料时应选择细而不易伸长的线，长度一般在1 m左左右，小球应选密度较大，直径较小的。右，小球应选密度较大，直径较小的。 (2)线应夹在铁夹的下面，防止因摆动而改变摆线的长度。线应夹在铁夹的下面，防止因摆动而改变摆线的长度。 (3)注意摆动时控制摆线偏离竖直方向的角度应很小。注意摆动时控制摆线偏离竖直方向的角度应很小。 (4)摆球摆动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形摆球摆动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆。方法是将摆球拉到
14、一定位置后由静止释放。成圆锥摆。方法是将摆球拉到一定位置后由静止释放。 (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，以后摆球应从同一方向通过最低点时计数，要多测几次计时，以后摆球应从同一方向通过最低点时计数，要多测几次(如如30次或次或50次次)全振动的时间，用取平均值的办法求周期。全振动的时间，用取平均值的办法求周期。 3(2011福建高考福建高考)某实验小组在利用单摆测定当某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中：地重力加速度的实验中：图图1147 (1)用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图1147所示，则该摆球的直径为所示，则该摆球的直径为_ cm。 (2)小组成员在实验过程中有如下说法，其中正确的是小组成员在实验过程中有如下说法，其中正确的是_。(填选项前的字母填选项前的字母)答案答案(1)0.97(2)C
高中物理 第十一章 第4节 单摆课件 新人教版选修34
