高中物理人教版选修3-4章节课件11.4单摆.ppt

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1、知识与技能1．理解单摆振动的特点和单摆做简谐运动的条件。2．了解影响单摆周期的因素，会用周期公式计算周期和摆长。3．通过探究单摆振动周期的规律，培养学生的科学探究能力。4．掌握用单摆测定重力加速度的原理和方法。过程与方法理解并记忆单摆的周期公式，能用单摆的周期公式测定重力加速度。情感、态度与价值观1．培养学生利用理想化模型解题，并注意与实际模型的联系。2．培养学生在物理学习中的探索精神。1.用细线悬挂一个小球，如果细线的质量与小球相比可以忽略，球的________与线的________相比可以忽略，这样的装置就叫做________。2．在偏角很

2、小的情况下，摆球所受的回复力与它________的位移成正比，方向总是指向________，因此单摆做简谐运动。3．单摆的周期公式是T＝________，由此式可知，单摆的周期与________、摆球________无关。4．用单摆测定重力加速度：由单摆周期公式可得g＝________，如果测出单摆的摆长l、周期T，就可以求出当地的重力加速度。答案：1．直径　长度　单摆2．偏离平衡位置　平衡位置知识点1单摆(1)单摆是一个理想化模型：用一根不可伸长且没有质量的细线悬挂一质点所组成的装置，叫做单摆，它是实际摆的理想化模型。(2)实际摆在满足下列条

3、件时可看成是单摆。①摆线的形变量与摆线长度相比可忽略，悬线的质量与摆球质量相比可忽略，这时可把摆线看成是不可伸长，且没有质量的。②摆球的大小与摆线长度相比可忽略，这时可把摆球看成是没有大小只有质量的质点。(3)单摆做简谐运动的条件：小球摆到最高点时，细线与竖直方向的夹角叫偏角。偏角很小(θ＜10°)时，单摆做简谐运动。【例1】单摆是为了研究振动而抽象出的理想化模型，其理想化条件是()A．摆线质量不计B．摆线长度不伸缩C．摆球的直径比摆线长度短得多D．只要是单摆的运动就是一种简谐运动【答案】A、B、C【解析】一根不可伸长的且没有质量的细线悬挂一质

4、点组成的装置，我们称作单摆，它是一个理想化模型，所谓理想化是指细线不伸长且无质量，小球的大小不计可视为质点，故A、B、C正确；单摆做简谐运动的条件是细线与竖直方向夹角很小，一般θ＜10°，故D项错误。【思维点悟】此题考查了单摆理想化模型及单摆做简谐运动的条件，对这两点应理解掌握。知识点2单摆的回复力如图11－4－1所示，摆球受重力mg和绳子拉力F′两个力作用，将重力按切线方向和径向正交分解，则绳子的拉力F′与重力的径向分量的合力提供了摆球做圆周运动所需的向心力，而重力的切向分力F提供了摆球振动所需的回复力F＝mgsinθ。图11－4－1说明：摆

5、球所受的回复力是合力沿圆弧切线方向的分量(等于重力沿圆弧切线方向的分量)，而不是合力，因此摆球经平衡位置时，只是回复力为零，而不是合力为零(合力不为零)，此时合力提供小球做圆周运动的向心力。实质上运动过程中沿绳方向上的合力一直提供小球做圆周运动的向心力。【例2】下列关于单摆的说法，正确的是()A．单摆摆球从平衡位置运动到正向最大位移处时的位移为A(A为振幅)，从正向最大位移处运动到平衡位置时的位移为－AB．单摆摆球的回复力等于摆球所受的合外力C．单摆摆球的回复力是摆球重力沿圆弧切线方向的分力D．单摆摆球经过平衡位置时加速度为零【答案】C【解析】

6、简谐运动中的位移是以平衡位置作为起点，摆球在正向最大位移处时位移为A，在平衡位置时位移应为零。摆球的回复力由合外力沿圆弧切线方向的分力(等于重力沿圆弧切线方向的分力)提供，合外力在摆线方向的分力提供向心力，摆球经最低点(振动的平衡位置)时回复力为零，但向心力不为零，所以合外力不为零(摆球到最高点时，向心力为零，回复力最大，合外力也不为零)。【思维点悟】单摆经过平衡位置时所受合外力不为零，此时回复力为零，但向心力不为零，合外力刚好提供向心力，所以此时摆球加速度不为零。这与弹簧振子有所不同，弹簧振子经过平衡位置时，所受合外力为零，因此加速度为零。对

7、应练习1．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解析：单摆运动是在一段圆弧上运动，因此单摆运动过程中不仅有回复力，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。答案：B知识点3单摆的

8、周期荷兰物理学家惠更斯发现在偏角很小的情况下，单摆的周期跟摆长的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比，而跟摆球的质量和振幅无关，即式中l为悬点到摆