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(人教版)高中物理选修3-4课件:11.4单摆 .ppt

(人教版)高中物理选修3-4课件:11.4单摆

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2019-04-13 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《(人教版)高中物理选修3-4课件:11.4单摆 ppt》,可适用于高中教育领域

物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练.单摆物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练学基础导学物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练体积细长一、单摆的回复力实验中为满足上述条件我们尽量选择质量大、小的球和尽量的线.物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练圆弧切线正比平衡位置-kx简谐正弦.单摆的回复力()回复力的提供:摆球的重力沿方向的分力.()回复力的特点:在偏角很小时单摆所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成方向总指向即F=()运动规律:单摆在偏角很小时做运动其振动图象遵循函数规律.物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练提示: 不是.小球在摆动的过程中同时也做圆周运动所以重力在圆弧切线方向的分力提供回复力在沿绳方向上的分力与绳的拉力的合力提供向心力.物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练控制变量无关无关越大越小二、单摆的周期.探究单摆的振幅、位置、摆长对周期的影响()探究方法:法.()实验结论:①单摆振动的周期与摆球质量.②振幅较小时周期与振幅.③摆长越长周期摆长越短周期.物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练惠更斯正比反比摆长.周期公式()提出:周期公式是首先提出的.()公式:T=即T与摆长l的二次方根成与重力加速度g的二次方根成.()应用:①计时器:a.原理:单摆的等时性.b.校准:调节可调节钟表的快慢.pieqr(f(l,g))物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练摆长l周期T②测定重力加速度:由T=pieqr(f(l,g))得g=即只要测出单摆的和就可以求出当地的重力加速度.三、用单摆测定重力加速度由公式T=pieqr(f(l,g))可知g=因此测出摆长l和周期T就可以求出当地的重力加速度eqf(pil,T)eqf(pil,T)物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练讲要点例析物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练eqavsal(对单摆模型的认识及回复力).运动特点()摆线以悬点为圆心做变速圆周运动因此在运动过程中只要速度vne半径方向都受向心力.()摆球同时以平衡位置为中心做往复运动因此在运动过程中只要不在平衡位置轨迹的切线方向都受回复力.物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练.动力学特征()任意位置:如图所示G=Gcostheta(F-G)的作用就是提供摆球绕Oprime做变速圆周运动的向心力G=Gsintheta的作用是提供摆球以O为中心做往复运动的回复力.物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练()平衡位置:摆球经过平衡位置时G=GG=此时F应大于G(FmdashG)的作用是提供向心力因在平衡位置回复力F回=与G=相符.物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练()单摆的简谐运动:在theta很小时sinthetaasymptantheta=eqf(x,l)G=Gsintheta=eqf(mg,l)xG的方向与摆球位移方向相反所以有回复力F回=G=-eqf(mg,l)x=-kx因此在摆角theta很小时单摆做简谐运动.(摆角一般不超过deg)物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练()平衡位置不是平衡状态此时回复力为零但合外力不为零有向心力.()最大位移处v=但a=gsintheta所以不是静止状态.物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练有关单摆运动过程中的受力下列说法正确的是(  )A.单摆运动的回复力是重力和摆线拉力的合力B.单摆运动的回复力是重力沿圆弧切线方向的一个分力C.单摆过平衡位置的合力为零D.单摆运动的回复力是摆线拉力的一个分力物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练答案: B解析: 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仅要提供回复力而且要提供向心力故选项A错误单摆的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B正确D错误单摆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C错误.物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练通过本题可以对单摆模型的特点认识更深刻一些.()单摆的回复力不等于合外力它只是合外力的一个分力合外力的另一个分力提供向心力而弹簧振子的回复力与合外力相等.()单摆的摆球到平衡位置时所受合力不为零而弹簧振子在平衡位置时合力为零.物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练-: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物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练答案: A解析: 平衡位置是小球回复力为零的位置故B错单摆在平衡位置时由于需要向心力则合外力不为零故A对C、D错.物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练eqavsal(单摆的周期公式及应用)由公式T=pieqr(f(L,g))知某单摆做简谐运动(摆角小于deg)的周期只与其摆长L和当地的重力加速度g有关而与振幅和摆球质量无关故又叫作单摆的固有周期..摆长L()实际的单摆摆球不可能是质点所以摆长应是从悬点到摆球球心的长度即L=l+eqf(d,)l为摆线长d为摆球直径.物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练()等效摆长:图(a)中甲、乙在垂直纸面方向摆起来效果是相同的所以甲摆的摆长为lmiddotsinalpha这就是等效摆长.其周期T=pieqr(f(lsinalpha,g))图(b)中乙在垂直纸面方向摆动时与甲摆等效乙在纸面内小角度摆动时与丙等效.物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练.重力加速度g若单摆系统只处在重力场中且处于静止状态g由单摆所处的空间位置决定即g=eqf(GM,R)式中R为物体到地心的距离M为地球的质量g随所在位置的高度的变化而变化.另外在不同星球上M和R也是变化的所以g也不同g=ms只是在地球表面附近时的取值.物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练有一单摆其摆长l=m已知单摆做简谐运动单摆振动次用的时间t=s试求:()当地的重力加速度是多大?()如果将这个摆改为秒摆摆长应怎样改变?改变多少?物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练思路点拨:物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练解析: ()当单摆做简谐运动时其周期公式T=pieqr(f(l,g))由此可得g=eqf(pil,T)只要求出T值代入即可.因为T=eqf(t,n)=eqf(,)s=s所以g=eqf(pil,T)=eqf(timestimes,)ms=ms物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练答案: ()ms ()其摆长要缩短m()秒摆的周期是s设其摆长为l由于在同一地点重力加速度是不变的根据单摆的振动规律有eqf(T,T)=eqf(r(l),r(l))故有l=eqf(Toal(,)l,T)=eqf(times,)m=m其摆长要缩短Deltal=l-l=m-m=m物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练-:细长轻线下端拴一小球构成单摆在悬挂点下方eqf(L,)摆长处有一个能挡住摆线的钉子A如图所示.现将单摆向左方拉开一个小角度然后无初速度释放(不计碰撞时的能量损失)对于以后的运动下列说法中正确的是(  )物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练A.摆球往返一次周期比无钉子时的单摆周期小B.摆球在左、右两侧上升的最大高度一样C.摆球在平衡位置左、右两侧走过的最大弧长相等D.摆球在平衡位置右侧的最大摆角是左侧的两倍物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练解析: 设单摆的摆长为L没有钉子A时的周期T=pieqr(f(L,g))有钉子A后的单摆可看成是由摆长为L和eqf(L,)的单摆组成的复合摆其周期Tprime=pieqr(f(L,g))+pieqr(f(L,g))可见Tprime<TA正确.由机械能守恒定律可知摆球在钉子左右两侧上升的最大高度相等B正确.由于钉子A的作用摆球在左右两侧上升到最大高度时对应的弧长不等C错误.物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练答案: AB设摆球摆至左右两侧最大高度时对应的最大摆角分别为theta、theta则有L(-costheta)=eqf(L,)(-costheta)显然thetanethetaD错误.物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练eqavsal(用单摆测定重力加速度).实验目的()探究单摆的运动()用单摆测重力加速度.物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练.实验器材:带孔小钢球一个(直径不大于cm)、细线一根(长度不短于m)、铁架台、刻度尺、秒表、游标卡尺..实验原理:单摆做简谐运动时周期T=pieqr(f(l,g))可得:g=eqf(pil,T)可见只要测出单摆的摆长和周期便可求出当地重力加速度的值.物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练.实验步骤()做单摆①让线的一端穿过小球的小孔然后打一个比小孔大一些的结.②把线的上端用铁夹固定在铁架台上并把铁架台放在实验桌边使铁夹伸到桌面以外让摆球自由下垂在单摆平衡位置处作上标记.()测摆长:用毫米刻度尺量出悬线长lprime精确到毫米用游标卡尺测量出摆球的直径D精确到毫米则l=lprime+eqf(D,)即为单摆的摆长.物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练()测周期:将单摆从平衡位置拉开一个角度且满足摆角小于deg然后释放摆球当单摆摆动稳定后过平衡位置时用秒表开始计时测量~次全振动的时间.计算出平均摆动一次的时间即为单摆的振动周期T()变摆长:将单摆的摆长变短(或变长)重复实验三次测出相应的摆长l和周期T物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练()数据处理:①平均值法:每改变一次摆长将相应的l和T代入公式g=eqf(pil,T)中求出g值最后求出g的平均值.设计如下所示实验表格:实验次数摆长lm周期Ts加速度g(mmiddots-)g平均值(mmiddots-)g=eqf(g+g+g,)物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练②图象法:由T=pieqr(f(l,g))得T=eqf(pi,g)l作出T-l图象即以T为纵轴、以l为横轴其斜率k=eqf(pi,g)由图象的斜率即可求出重力加速度g物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练在做ldquo用单摆测定重力加速度rdquo的实验时为了提高测量精度需多次改变l值并测得相应的T值.现将测得的六组数据标示在以l为横坐标、以T为纵坐标的坐标系上即图丙中用ldquomiddotrdquo表示的点如图所示则:物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练()单摆做简谐运动应满足的条件是.()试根据图中给出的数据点作出T和l的关系图线根据图线可求出g=ms(结果取两位有效数字)物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练答案: ()thetaledeg ()解析: ()单摆做简谐运动的条件是thetaledeg()把在一条直线上的点连在一起误差较大的点平均分布在直线的两侧则直线斜率k=eqf(T,l)由g=eqf(pil,T)=eqf(pi,k)可得g=ms物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练-:某同学利用单摆测定当地重力加速度发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方他仍将从悬点到球心的距离当作摆长l通过改变摆线的长度测得组l和对应的周期T画出l-T图线然后在图线上选取A、B两个点坐标如图所示.他采用恰当的数据处理方法则计算重力加速度的表达式应为g=请你判断:该同学得到的实验结果与摆球重心就在球心处的情况相比将(填ldquo偏大rdquoldquo偏小rdquo或ldquo相同rdquo).物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练解析: 由周期公式T=pieqr(f(l,g))得Tg=pil结合图象得到g=eqf(pilB-lA,Toal(,B)-Toal(,A))因为这样处理数据后用到的是前后两次摆长的差值与重心位置无关所以测量结果不受影响.答案: eqf(pilB-lA,Toal(,B)-Toal(,A)) 相同物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练练随堂演练物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练.关于单摆下列认识中正确的是(  )A.一根线系着一个球悬挂起来这样的装置就是单摆B.可以看成单摆的装置中细线的伸缩和质量忽略不计线长比小球直径大得多C.单摆的振动总是简谐运动D.两个单摆只要结构相同它们的振动步调便相同物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练答案: B解析: 单摆是实际摆的理想化模型实际摆只有在不计绳的伸缩、质量和阻力以及小球可以看作质点时才能看作单摆A错B正确.单摆的运动只有在摆角很小时才能看作简谐运动C错.两单摆结构相同固有周期相同但振动步调不一定相同D错.物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练.如图所示为一单摆的摆动图象则(  )A.t和t时刻摆线的拉力等大B.t和t时刻摆球速度相等C.t时刻摆球速度正在减小D.t时刻摆线的拉力正在减小物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练答案: AD解析: 由振动图象可知t、t时刻振动质点在同一位置速度大小相等方向不同但向心力等大A对B错t时刻质点正在向平衡位置运动速度正在增大C错t时刻正在向最大位移运动速度减小拉力减小D正确.物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练.两个相同的单摆静止于平衡位置使摆球分别以水平初速v、v(v>v)在竖直平面内做小角度摆动它们的频率与振幅分别为f、f和A、A则(  )A.f>fA=A   B.f<fA=AC.f=fA>AD.f=fA<A物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练答案: C解析: 单摆的频率由摆长决定摆长相等频率相等所以A、B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C正确D错误.物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练.如图所示为同一实验室中两个单摆的振动图象从图中可知两摆的(  )A.摆长相等B.振幅相等C.摆球质量相等D.摆球同时改变速度方向物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练答案: A解析: 由图象可知两摆的振幅不同周期相同说明摆长相同速度方向不是同时改变所以选项A对B、D错据图中信息无法判断摆球质量关系选项C错.物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练.已知在单摆a完成次全振动的时间内单摆b完成次全振动两摆长之差为m则两单摆摆长la与lb分别为(  )A.la=mlb=m B.la=mlb=mC.la=mlb=mD.la=mlb=m物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练答案: B解析: 设单摆a、b振动的时间为t根据单摆振动周期的公式有Ta=eqf(t,)=pieqr(f(la,g))①Tb=eqf(t,)=pieqr(f(lb,g))②由①②式看出eqf(t,)>eqf(t,)所以lb>la则有lb-la=m③由①②式联立解得la=lb④由③④式联立解得la=mlb=m故B项正确.物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练.某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素.物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练()组装单摆时他在摆线上端的悬点处用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧如图所示.这样做的目的是(填字母代号).A.保证摆动过程中摆长不变B.可使周期测量得更加准确C.需要改变摆长时便于调节D.保证摆球在同一竖直平面内摆动物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练()他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下用毫米刻度尺从悬点量到摆球最低端的长度L=m再用游标卡尺测量摆球直径结果如图所示则该摆球的直径为mm单摆摆长为m物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练()下列振动图象真实地描述了对摆长约为m的单摆进行周期测量的四种操作过程图中横坐标原点表示计时开始A、B、C均为次全振动的图象已知sindeg=sindeg=这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是(填字母代号).物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练答案: ()AC ()  ()A解析: ()在ldquo探究影响单摆周期的因素rdquo实验中要使单摆在摆动过程中摆长不变而且摆长便于调节故选项A、C正确选项B、D错误.()摆球的直径d=mm+timesmm=mm摆长l=L-eqf(d,)=m-m=m()单摆振动的摆角thetaledeg当theta=deg时单摆振动的振幅A=lsindeg==cm且为计时准确在摆球摆至平衡位置时开始计时故选项A正确选项B、C、D错误.物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练测达标训练物理选修第十一章机械振动学基础导学讲要点例析练随堂演练测达标训练谢谢观看!

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