2.4单摆ppt课件（含视频） -（2019）新人教版高中物理选择性必修第一册高二上学期 (2).rar

单单 摆摆人教版新教材选择性必修人教版新教材选择性必修1 1第二章第二章 机械振动机械振动4 41.知道单摆是一种理想化模型，能将实际问题中的对知道单摆是一种理想化模型，能将实际问题中的对象和过程转化为单摆模型。象和过程转化为单摆模型。2.能通过理论推导判断单摆小角度振动时做简谐运动。能通过理论推导判断单摆小角度振动时做简谐运动。3.利用实验探究单摆的周期与摆长的定量关系，能用利用实验探究单摆的周期与摆长的定量关系，能用已有的物理知识解释相关的现象。已有的物理知识解释相关的现象。4.知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系，能运用知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系，能运用其解决实际问题。其解决实际问题。 学习目标：学习目标：摆钟摆钟情境引入情境引入 初步感知初步感知 生活中经常可以看到悬挂起来的物体在竖直面内往生活中经常可以看到悬挂起来的物体在竖直面内往复运动，你能举出一些实例吗？复运动，你能举出一些实例吗？荡秋千荡秋千4摇摇 篮篮吊床吊床情境引入情境引入 初步感知初步感知5吊吊装装物物体体情境引入情境引入 初步感知初步感知 上述这些情境上述这些情境中悬挂物体的振动中悬挂物体的振动有什么特点和共同有什么特点和共同规律呢？下面我们规律呢？下面我们将构建将构建“单摆单摆”模型模型进行探究？进行探究？定义：在定义：在细线细线的一端拴一的一端拴一小球小球，另一端固定在悬点，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，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。线长又比球的直径大得多，这样的装置就叫做单摆。3. 实际摆能看成单摆的条件实际摆能看成单摆的条件:悬点：悬点：摆线：摆线：摆球：摆球：细而长、难以伸缩细而长、难以伸缩小而重小而重固定固定2. 单摆是一个单摆是一个理想化模型理想化模型 一、单摆一、单摆想一想：想一想：P PB BA AO OT TG GG G2 2G G1 1 二、单摆的回复力二、单摆的回复力l重力沿切线方向的分力重力沿切线方向的分力G G2 2提供回复力：提供回复力： F F回回=G=G2 2=Gsin=Gsin=mg=mgsinsin拉力拉力T T与重力的分力与重力的分力G G1 1合合力提供向心力：力提供向心力： F F向向=T-G=T-G1 1=T-=T-mgcosmgcos表表 格格8摆角摆角正弦值正弦值弧度值弧度值1 1o o0.017540.017540.017450.017452 2o o0.034900.034900.034910.034913 3o o0.052340.052340.052360.052364 4o o0.069760.069760.069810.069815 5o o0.087160.087160.087270.087276 6o o0.104530.104530.104720.104727 7o o0.121870.121870.122170.122178 8o o0.139170.139170.139630.13963 在摆角很小的情况下，在摆角很小的情况下， sinsin（弧度值）（弧度值）l 说一说：说一说：x当当很小时，很小时，x=L 有有F回G2=Gsin=mgsin位移方向与回复力方向相反位移方向与回复力方向相反lxmgmgxlmgF回)(lmgk kxF回lL半径弧长lLlxlL 二、单摆的回复力二、单摆的回复力结结 论论 在在摆角很小（摆角很小（ 5 5o o）的情况下）的情况下，摆球所受，摆球所受的回复力跟位移大小成正比，方向始终与位移方的回复力跟位移大小成正比，方向始终与位移方向相反（即指向平衡位置），向相反（即指向平衡位置），单摆做简谐运动。单摆做简谐运动。)(lmgk kxF回 二、单摆的回复力二、单摆的回复力模拟模拟演示演示视频：沙摆实验视频：沙摆实验l 想一想：想一想：结论：结论：沙摆的振动图像是一条正弦曲线，说明单摆沙摆的振动图像是一条正弦曲线，说明单摆 的振动是的振动是简谐运动简谐运动。 猜想：猜想：单摆振动的周期可能与哪些因单摆振动的周期可能与哪些因素有关呢？素有关呢？-振幅振幅? ?-摆球的质量摆球的质量? ?-摆长摆长 ? ? 三、单摆的周期三、单摆的周期实验方法：控制变量法实验方法：控制变量法实验结论单摆振动的周期单摆振动的周期1 1、与振幅无关、与振幅无关单摆的等时性单摆的等时性伽利略首先发现的伽利略首先发现的2 2、与摆球的质量无关、与摆球的质量无关3 3、与摆长有关、与摆长有关摆长越长，周期越大摆长越长，周期越大一、实验原理一、实验原理 测量单摆的摆长和周期，得到一组数据，测量单摆的摆长和周期，得到一组数据，改变摆长再得到几组数据。从中找出周期与摆改变摆长再得到几组数据。从中找出周期与摆长的关系。长的关系。 二、实验器材二、实验器材3 3、游标卡尺、游标卡尺4 4、秒表（停表）、秒表（停表）1 1、单摆组、单摆组2 2、米尺、米尺 三、单摆的周期三、单摆的周期 三、实验步骤三、实验步骤1 1、做单摆：、做单摆：取约取约1 1米长的线绳栓一个小钢球，米长的线绳栓一个小钢球，然后然后固定固定在桌边的铁架台上。在桌边的铁架台上。 三、实验步骤三、实验步骤算出半径算出半径r r，也准确到毫米，也准确到毫米 2 2、测摆长：、测摆长：(1)(1)用米尺量出悬线长用米尺量出悬线长L L，准确到毫米，准确到毫米(2)(2)用游标卡尺测摆球直径用游标卡尺测摆球直径摆长为摆长为l=L+rL+r051001摆长摆长 l=L+R 三、实验步骤三、实验步骤 用秒表测量单摆完成用秒表测量单摆完成3030次全振动（或次全振动（或5050次）所用次）所用的时间的时间t t，求出完成一次全振动所需要的时间，这个平，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。均时间就是单摆的周期。3 3、测周期：、测周期：把单摆从平衡位置拉开一个角度（把单摆从平衡位置拉开一个角度（5 5o o）放开它。）放开它。 想一想：想一想：为了准确测量周期，摆球到达为了准确测量周期，摆球到达什么位置作为计时开始的时刻比较好？什么位置作为计时开始的时刻比较好？ 以摆球经以摆球经平衡位置平衡位置为计时为计时开始与停止时刻为好。开始与停止时刻为好。累积法累积法 三、实验步骤三、实验步骤 4 4、改变摆长，重做几次、改变摆长，重做几次实验实验. .把测得的周期和摆把测得的周期和摆长的数据填入表格：长的数据填入表格： 5 5、数据分析、数据分析-图象法图象法次数次数n12345摆线长摆线长L球直径球直径d摆长摆长l周期周期T数表软件数表软件excelexcel结论：结论：单摆做简谐运动的振动周期跟摆长的平单摆做简谐运动的振动周期跟摆长的平方根成正比。即：方根成正比。即：TTlglT2 荷兰物理学家荷兰物理学家惠更斯惠更斯首先确定了单摆的首先确定了单摆的周期公式：周期公式： 单摆做简谐运动的振动周期单摆做简谐运动的振动周期跟摆长的平跟摆长的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比。方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比。三、单摆的周期三、单摆的周期 四、单摆的应用四、单摆的应用. .利用单摆的等时性计时利用单摆的等时性计时 惠更斯在惠更斯在16561656年首先利用摆的等时性发明了年首先利用摆的等时性发明了带摆的计时器（带摆的计时器（16571657年获得专利权）。年获得专利权）。glT2224Tlg2 2、 用单摆测定用单摆测定重力加速度重力加速度。 四、单摆的应用四、单摆的应用数据处理：数据处理： 1.1.公式法公式法2.2.图像法图像法 五、拓展迁移五、拓展迁移1 1、秒摆、秒摆: :周期为周期为2s2s的单摆为秒摆。的单摆为秒摆。试计算出秒摆的摆长？（试计算出秒摆的摆长？（g=9.8m/sg=9.8m/s2 2) )l 1m五、拓展迁移 2. 2.一位广州人去哈尔滨旅游，在一家大型超一位广州人去哈尔滨旅游，在一家大型超市以高价购买了一台精致的摆钟，买的时候发现市以高价购买了一台精致的摆钟，买的时候发现它走时很准。回到广州不到两天就走时相差一分它走时很准。回到广州不到两天就走时相差一分多钟。于是大呼上当，心里极其气愤。后来，他多钟。于是大呼上当，心里极其气愤。后来，他求助了求助了“消费者权益保护协会消费者权益保护协会”，准备与该超市，准备与该超市打一场索赔官司，消费者协会调查研究发现产品打一场索赔官司，消费者协会调查研究发现产品货真价实，那么问题出在哪儿呢？你能为这位广货真价实，那么问题出在哪儿呢？你能为这位广州人指点迷津吗？州人指点迷津吗？提示：提示：重力加速度重力加速度g:g:由单摆所在的空间位置决定。由单摆所在的空间位置决定。纬度越低，高度越高，纬度越低，高度越高，g g值就越小。值就越小。不同星球上不同星球上g g值也不同。值也不同。想一想：想一想：1 1、回到广州后，摆钟变快了还是变慢了？、回到广州后，摆钟变快了还是变慢了？ 2 2、为了让摆钟走时准确，应该怎样调节？、为了让摆钟走时准确，应该怎样调节？23五、拓展迁移3.3.一摆长为一摆长为L L的单摆的单摆, ,在悬点正下方在悬点正下方5L/95L/9处有处有一钉子，这个单摆的周期应该怎么算？一钉子，这个单摆的周期应该怎么算？LgLT35gLgLT9424 4. 4.如图，摆球可视为质点，各段绳长均为如图，摆球可视为质点，各段绳长均为L L，甲、乙摆球均做垂直纸面的小角度摆动，求两摆甲、乙摆球均做垂直纸面的小角度摆动，求两摆的周期。的周期。LLLLL甲甲乙乙五、拓展迁移sin=2LTg甲1+sin=2LTg乙（）6.6.如图所示，如图所示，MNMN为半径较大的光滑圆弧的一部分，把为半径较大的光滑圆弧的一部分，把小球小球A A放在放在MNMN的圆心处，再把另一个小球的圆心处，再把另一个小球B B放在放在MNMN上离上离最低点最低点C C很近的很近的B B处处( (弧弧BCBC所对圆心角小于所对圆心角小于5 5) )，今使两，今使两小球同时静止释放，则小球同时静止释放，则( () )A A球球A A先到达先到达C C点点B B球球B B先到达先到达C C点点C C两球同时到达两球同时到达C C点点D D无法确定哪个球先到达无法确定哪个球先到达C C点点五、拓展迁移NoImage小结：1、A球做自由落体运动，由球做自由落体运动，由 求下落时间。求下落时间。2、B球等效单摆模型，做简谐运动，利用单摆的周期公球等效单摆模型，做简谐运动，利用单摆的周期公式求时间。式求时间。212hatA26 作业：作业：课本“练习与应用”：1、2、3、4123T0l000l2l2l22l2T45