单摆高中物理.ppt

4 4 单 摆 单摆高中物理ppt全文共17页，当前为第1页。 一、什么是单摆 细线一端固定在悬点，另一端系一个小球，如果细线的质量与小球相比可以忽略，球的直径与线的长度相比也可以忽略，这样的装置就叫做单摆。 注意：1、条件: （1）摆线轻细且不可伸长 2、单摆是理想化的物理模型 （2）摆球可看成质点（摆长>>摆球大小） 3、实际单摆的要求（减小阻力） （1）摆线细而长 （2）摆球小而重 甲 乙 单摆高中物理ppt全文共17页，当前为第2页。 二、单摆的振动（是不是简谐运动） 1、振动图象（演示实验） 2、振动的回复力 实验现象：单摆的振动图象与正弦或余弦曲线接近 重力沿圆弧的切向分力G1 提供 F回 ＝mgsinθ θ G T mg G1 G2 T mg G1 G2 单摆高中物理ppt全文共17页，当前为第3页。 3、振动特点 在偏角很小（θ＜5°）的情况下，摆球所受的回复力与偏离平衡位置的位移成正比，方向与位移方向相反 ——摆角θ＜5°的单摆运动可认为是简谐运动 θ G T mg G1 G2 T mg G1 G2 二、单摆的振动（是不是简谐运动） 单摆高中物理ppt全文共17页，当前为第4页。 三、单摆振动的周期（猜测与哪些因素有关） 猜想：与振幅A 、质量m 、摆长L有关； 演示实验：控制变量法研究单摆的振幅、质量、摆长对周期的影响 实验一 将摆长相同、质量相同摆球拉到不同高度自由释放， 观察两摆的摆动情况 现象与结论 实验二 将摆长相同、质量不同摆球拉到同一高度自由释放，观察两摆的摆动情况 现象与结论 实验三 将摆长不同、质量相同摆球拉到同一高度自由释放，观察两摆的摆动情况 现象与结论 两摆同步摆动，说明周期与振幅无关 两摆同步摆动，说明周期与质量无关 两摆不同步摆动，说明周期与摆长有关， 摆长越长，周期越大 单摆高中物理ppt全文共17页，当前为第5页。 三、单摆振动的周期 1、实验结论： （1）单摆振动的周期与摆球质量无关，当摆角θ<5°时，单摆振动的周期与振幅无关（单摆的等时性） （2）单摆振动的周期与摆长有关，摆长越长，周期越大 单摆高中物理ppt全文共17页，当前为第6页。 探究单摆周期与摆长的定量关系 实验步骤 1、如图制作单摆：细线上端固定在铁架台上，下端系一个小球 3、将小球拉至某高度（摆角＜15°），使其在竖直平面内摆动 2、记下摆长=细线长度（刻度尺）+小球半径（游标卡尺测直径） 4、测量周期T： 以最低点为计时开始测量单摆做30-50次全振动的时间，算出周期 l1 d 单摆高中物理ppt全文共17页，当前为第7页。 组号 摆长l/cm 总时间t/s 周期T=t/n（s） 1 约20.0左右 2 约30.0左右 3 约40.0左右 4 约50.0左右 5 约60.0左右 6 约70.0左右 7 约80.0左右 8 约90.0左右 9 约100.0左右 5.实验数据记录 单摆高中物理ppt全文共17页，当前为第8页。 6.实验数据处理 T∝l T∝ l 2 T∝ l 3 尝试： ？ T∝ T∝ T∝ T∝ T∝ T 单摆高中物理ppt全文共17页，当前为第9页。 细线上端的悬挂方式  如甲、乙两图画出了细线上端的两种不同的悬挂方式，哪种比较好？为什么？ 制作中还要注意： 1、摆线尽量细长些，伸缩性小些，  摆球质量尽量大些，体积小些， 否则不是单摆. 2、摆的振幅不要太大， 否则摆的振动不是简谐运动 单摆高中物理ppt全文共17页，当前为第10页。 2、单摆的周期公式——荷兰物理学家惠更斯 l：摆长(悬点到小球重心的距离) g：当地重力加速度 单摆高中物理ppt全文共17页，当前为第11页。 3、单摆的应用 （1）计时器（利用单摆的等时性） （2）测定重力加速度 惠更斯在1656年首先利用摆的等时性发明了带摆的计时器（1657年获得专利权） 单摆高中物理ppt全文共17页，当前为第12页。 1、振动的单摆小球通过平衡位置时，关于小球受到的回复力及合外力的说法正确的是 （ ） A.回复力为零，合外力不为零，方向指向悬点 B.回复力不为零，方向沿轨迹的切线 C.合外力不为零，方向沿轨迹的切线 D.回复力为零，合外力也为零 A 单摆高中物理ppt全文共17页，当前为第13页。 2、发生下述哪种情况时，单摆周期会增大 ( ） A.增大摆球质量 B.缩短摆长 C.减小单摆振幅 D.将单摆由山上移至山顶 D 单摆高中物理ppt全文共