高中物理教科版選修3-4課件：第1章第2節(jié)《單擺》

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,歡迎進(jìn)入物理課堂,第2節(jié)單擺,學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解什么是單擺及在什么情況下單擺的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)．2．知道單擺的周期跟哪些因素有關(guān)，了解單擺周期公式，并能進(jìn)行有關(guān)計(jì)算．重點(diǎn)難點(diǎn)：1.單擺的回復(fù)力及單擺簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的推導(dǎo)．2．單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期及與擺長(zhǎng)的關(guān)系．,,,第2節(jié),,,,,,,,,,核心要點(diǎn)突破,課堂互動(dòng)講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,,課前自主學(xué)案,,,課標(biāo)定位,課前自主學(xué)案,一、單擺的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)1．單擺模型細(xì)線的上端固定，下端系一小球，若忽略懸掛小球的細(xì)線長(zhǎng)度的__________和_____，且線長(zhǎng)比球的直徑________，與小球受到的重力及繩的拉力相比，空氣等對(duì)它的_____可以忽略，這樣的裝置就叫做單擺．2．單擺的回復(fù)力單擺的回復(fù)力是擺球的重力沿_________方向的分力,在擺角很小的情況下，單擺所受的回復(fù)力與它偏離平衡位置的位移成_____，方向總指向_________，因此單擺在擺角很小時(shí)做__________．,微小變化,質(zhì)量,大得多,阻力,圓弧切線,正比,平衡位置,簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),二、單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期1．影響單擺周期的因素：實(shí)驗(yàn)表明，單擺振動(dòng)的周期與擺球______無(wú)關(guān)，在振幅較小時(shí)與_____無(wú)關(guān)，但與擺長(zhǎng)有關(guān)，擺長(zhǎng)______，周期越長(zhǎng)．2．單擺的周期公式：周期T跟擺長(zhǎng)l的二次方根成正比，跟重力加速度g的二次方根成反比，周期公式為T(mén)＝__________.,質(zhì)量,振幅,越長(zhǎng),核心要點(diǎn)突破,一、對(duì)單擺模型的理解1．運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(1)擺球以懸點(diǎn)為圓心做變速圓周運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只要速度v≠0，半徑方向都有向心力．(2)擺球以平衡位置為中心做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只要不在平衡位置，軌跡的切線方向都有回復(fù)力．,2.擺球的回復(fù)力(1)任意位置：如圖1－2－1所示，G2＝Gcosθ，T－G2的作用就是提供擺球繞O′做變速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力；G1＝Gsinθ的作用是提供擺球以O(shè)為中心做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力．,圖1－2－1,即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)1.關(guān)于單擺，下列說(shuō)法中正確的是()A．?dāng)[球受到的回復(fù)力方向總是指向平衡位置B．?dāng)[球受到的回復(fù)力是它的合力C．?dāng)[球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)，所受的合力為零D．?dāng)[角很小時(shí)，擺球受到的合力的大小跟擺球?qū)ζ胶馕恢玫奈灰拼笮〕烧冉馕觯哼xA.單擺的回復(fù)力不是它的合力，而是重力沿圓弧切線方向的分力，A對(duì)、B錯(cuò)；當(dāng)擺球運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí)，回復(fù)力為零，但合力不為零，因?yàn)樾∏蜻€有向心力，方向指向懸點(diǎn)(即指向圓心)，C錯(cuò)；另外擺球所受的合力與位移大小不成正比，D錯(cuò)．,二、影響單擺周期的因素1．?dāng)[長(zhǎng)(L)(1)實(shí)際的單擺擺球不可能是質(zhì)點(diǎn)，所以擺長(zhǎng)應(yīng)是從懸點(diǎn)到擺球球心的長(zhǎng)度，即L＝l＋，l為細(xì)線長(zhǎng)，d為擺球直徑．(2)等效擺長(zhǎng)：擺長(zhǎng)是指擺動(dòng)圓弧的圓心到擺球球心的距離，例如圖1－2－2甲、乙均做垂直紙面的小角度擺動(dòng)．,圖1－2－2,(2)等效重力加速度：g值還由單擺系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定．如單擺處在向上加速的升降機(jī)中，加速度為a，則等效重力加速度g′＝g＋a；若升降機(jī)以同樣的加速度加速下降，則g′＝(g－a)．一般情況下，g′的值等于擺球相對(duì)于加速系統(tǒng)靜止時(shí)在平衡位置，擺所受的張力與擺球質(zhì)量的比值．,課堂互動(dòng)講練,,下列關(guān)于單擺的說(shuō)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)力是擺球重力沿圓弧切線方向的分力D．單擺擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)加速度為零,【精講精析】簡(jiǎn)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．?dāng)[球的回復(fù)力由重力沿圓弧切線方向的分力提供，重力在擺線方向的分力和懸線拉力的合力提供向心力．?dāng)[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．?dāng)[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．【答案】C,【方法總結(jié)】對(duì)單擺的擺動(dòng)過(guò)程的動(dòng)力學(xué)分析，首先要搞清單擺的運(yùn)動(dòng)既有往復(fù)性擺動(dòng)又有繞懸點(diǎn)的圓周運(yùn)動(dòng)，搞清單擺回復(fù)力和向心力的來(lái)源．,有一單擺，其擺長(zhǎng)l＝1.02m，擺球的質(zhì)量m＝0.10kg，已知單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，單擺振動(dòng)30次用的時(shí)間t＝60.8s，試求：(1)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣仁嵌啻螅?2)如果將這個(gè)擺改為秒擺，擺長(zhǎng)應(yīng)怎樣改變？改變多少？,【答案】(1)9.79m/s2(2)其擺長(zhǎng)要縮短0.027m,圖1－2－3,如圖1－2－3所示，ACB為光滑弧形槽，弧形槽半徑為R，R?.甲球從弧形槽的球心處自由落下，乙球從A點(diǎn)靜止釋放，問(wèn)兩球第1次到達(dá)C點(diǎn)的時(shí)間之比．,知能優(yōu)化訓(xùn)練,本部分內(nèi)容講解結(jié)束,點(diǎn)此進(jìn)入課件目錄,按ESC鍵退出全屏播放,謝謝使用,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,