《单摆》参考课件.ppt
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11.4单摆教学目标教学目标知识与能力知识与能力1、理解单摆振动的特点及它做简谐运动的条件；2、掌握单摆振动的周期公式。
3、观察演示实验，概括出周期的影响因素，培养学生由实验现象得出物理结论的能力。
4、在做演示实验之前，可先提出疑问，引起学生对实验的兴趣，让学生先猜想实验结果，由教师实验验证，使学生能更好的有目的去观察实验。
重点：
重点：
掌握好单摆的周期公式及其成立条件难点：
难点：
单摆回复力的分析一、单一、单摆摆11、在细线的一端拴一小球，另一端、在细线的一端拴一小球，另一端固定在悬固定在悬点点上，如果悬挂小球的上，如果悬挂小球的细线的伸缩和质量可细线的伸缩和质量可以忽略，线长又比球的直径大得多，以忽略，线长又比球的直径大得多，这样的这样的装置就叫做装置就叫做单摆单摆。
22、单摆是实际摆的理想化模型、单摆是实际摆的理想化模型粗粗麻麻绳绳细细绳绳橡橡皮皮筋筋OO思考与讨论思考与讨论以下摆是否是单摆：
以下摆是否是单摆：
悬线：
细、长、伸缩可以忽略悬线：
细、长、伸缩可以忽略摆球：
小而重（即密度大）摆球：
小而重（即密度大）用下列哪些材料能做成单摆用下列哪些材料能做成单摆（）（）A.A.长为长为11米的细线米的细线B.B.长为长为11米的细铁丝米的细铁丝C.C.长为长为0.20.2米的细丝线米的细丝线D.D.长为长为11米的麻绳米的麻绳E.E.直径为直径为55厘米的泡沫塑料球厘米的泡沫塑料球F.F.直径为直径为11厘米的钢球厘米的钢球G.G.直径为直径为11厘米的塑料球厘米的塑料球H.H.直径为直径为55厘米的钢球厘米的钢球AA、FF课课堂堂练练习习摆长摆长L=L0+R摆长摆长:
摆球重心到摆动圆弧圆心的距离摆球重心到摆动圆弧圆心的距离摆长和偏角摆长和偏角偏角偏角偏角偏角:
摆球摆到最高点时，细线与竖直方向的夹角摆球摆到最高点时，细线与竖直方向的夹角思考与讨论思考与讨论单摆振动是不是简谐运动？
单摆振动是不是简谐运动？
判断物体是否做简谐运动的方法：
判断物体是否做简谐运动的方法：
（22）根据回复力的规律）根据回复力的规律F=-kxF=-kx去判断去判断（11）根据物体的振动图像去判断）根据物体的振动图像去判断CC22、受力分析、受力分析:
BBAAOO33、回复力来源：
、回复力来源：
重力沿切线方向的分力重力沿切线方向的分力GG2211、平衡位置：
、平衡位置：
二、单摆的回复力二、单摆的回复力大小：
大小：
GG22=Gsin=Gsin=mg=mgsinsin方向：
方向：
沿切线指向平衡位置沿切线指向平衡位置TTGGGG22GG11最低点最低点OOx二、单摆的回复力二、单摆的回复力当当很小时，很小时，xx弧长弧长FFGG22=Gsin=Gsin=mg=mgsinsin位移方向与回复力方向相反位移方向与回复力方向相反sinsin=L=L一般一般偏角偏角55二、单摆的回复力二、单摆的回复力结结论论在在摆摆角角很很小小的的情情况况下下，摆摆球球所所受受的的回回复复力力跟跟位位移移大大小小成成正正比比，方方向向始始终终指指向向平平衡衡位位置置（即即与与位移方向相反），因此位移方向相反），因此单摆做简谐运动单摆做简谐运动单摆振动的周期可能与哪些因素有关呢？
单摆振动的周期可能与哪些因素有关呢？
11、周期与振幅是否有关、周期与振幅是否有关?
22、周期与摆球的质量是否有关、周期与摆球的质量是否有关?
33、周期与摆长是否有关、周期与摆长是否有关?
44、周期与重力加速度是否有关、周期与重力加速度是否有关?
三、单摆的周期三、单摆的周期探究方法：
控制变量法探究方法：
控制变量法三、单摆的周期三、单摆的周期结论44、与当地的重力加速度有关、与当地的重力加速度有关重力加速重力加速度越大，周期越小度越大，周期越小单摆振动的周期单摆振动的周期11、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22、与摆球的质量无关、与摆球的质量无关33、与摆长有关、与摆长有关摆长越长，周期越大摆长越长，周期越大单摆振动的周期公式：
单摆振动的周期公式：
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。
荷兰物理学家荷兰物理学家惠更斯惠更斯首先发现首先发现三、单摆的周期三、单摆的周期11、惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器、惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器.22、用单摆测定用单摆测定重力加速度重力加速度。
四、单摆周期公式的应用四、单摆周期公式的应用11、单摆作简谐运动时的回复力是（、单摆作简谐运动时的回复力是（）A.A.摆球的重力摆球的重力B.B.摆球重力沿圆弧切线的分力摆球重力沿圆弧切线的分力C.C.摆线的拉力摆线的拉力D.D.摆球重力与摆线拉力的合力摆球重力与摆线拉力的合力BB课课堂堂练练习习22、一个单摆，周期是、一个单摆，周期是TT。
a.a.如果摆球质量增到如果摆球质量增到22倍，周期将倍，周期将；b.b.如果摆的振幅增到如果摆的振幅增到22倍，周期将倍，周期将；c.c.如果摆长增到如果摆长增到22倍，周期将倍，周期将；d.d.如果将单摆从赤道移到北京，周期将如果将单摆从赤道移到北京，周期将；e.e.如果将单摆从海面移到高山，周期将如果将单摆从海面移到高山，周期将；变小变小变大变大变大变大不变不变不变不变课课堂堂练练习习课课堂堂练练习习小明家从广州搬到北京去小明家从广州搬到北京去,搬家时把家中的大搬家时把家中的大摆钟也带到北京去了摆钟也带到北京去了.问问:
1.:
1.这个摆钟到这个摆钟到北京后是否还准时北京后是否还准时?
2.2.若不准若不准,是偏慢还是偏快是偏慢还是偏快?
3.3.如须调整应该怎样调节如须调整应该怎样调节?
3.3.一摆长为一摆长为LL的单摆的单摆,在悬点正下方在悬点正下方5L/95L/9处有处有一钉子一钉子,则这个单摆的周期是多少？
则这个单摆的周期是多少？
课课堂堂练练习习实验：
实验：
研究用单摆测重力加速度研究用单摆测重力加速度得得只要测出单摆的只要测出单摆的摆长摆长LL和和振动周期振动周期TT，就，就可以求出当地的重力加速度可以求出当地的重力加速度gg的值，的值，一、实验原理一、实验原理单摆做简谐运动时，其周期为：
单摆做简谐运动时，其周期为：
二、实验步骤二、实验步骤11、做单摆：
取约、做单摆：
取约11米长的线绳栓位小钢球，然后米长的线绳栓位小钢球，然后固定固定在桌边的铁架台上。
在桌边的铁架台上。
二、实验步骤二、实验步骤算出半径算出半径rr，也准确到毫米，也准确到毫米22、测摆长：
、测摆长：
（1）
（1）用米尺量出悬线长用米尺量出悬线长LL，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+rL+rLL051001二、实验步骤二、实验步骤用秒表测量单摆的周期。
用秒表测量单摆的周期。
33、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（55oo）放开它）放开它2分分7.6秒秒秒表的读数秒表的读数0312334356378394110431214451647184920512253242655572859012678910113451213140312334356378394110431214451647184920512253242655572859012678910113451213141分分51.4秒秒秒表的读数秒表的读数二、实验步骤二、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）次）所用的时间所用的时间tt，求出完成一次全振动所需要的时，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。
间，这个平均时间就是单摆的周期。
33、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（55oo）放开它）放开它T=t/nT=t/n为了测量周期，摆球到达哪个位置的时刻为了测量周期，摆球到达哪个位置的时刻作为计时开始与停止的时刻比较好？
作为计时开始与停止的时刻比较好？
应以摆球经平衡位置计时开始与停止时刻应以摆球经平衡位置计时开始与停止时刻二、实验步骤二、实验步骤44、求重力加速度：
把测得的周期和摆长的数、求重力加速度：
把测得的周期和摆长的数值代入公式，求出重力加速度值代入公式，求出重力加速度gg的值来。
的值来。
改变摆长，重做几次实验改变摆长，重做几次实验.计算出每次实验计算出每次实验的重力加速度的重力加速度.最后求出几次实验得到的重力加最后求出几次实验得到的重力加速度的平均值，即可看作本地区的重力加速度速度的平均值，即可看作本地区的重力加速度.55、多次测量求平均值：
、多次测量求平均值：
思考：
思考：
如果要求用图象法来测定重力加速度，如果要求用图象法来测定重力加速度，哪么应该如何建立坐标系？
哪么应该如何建立坐标系？
三、实验器材三、实验器材33、游标卡尺、游标卡尺44、秒表（停表）、秒表（停表）11、单摆组、单摆组22、米尺、米尺四、注意事项四、注意事项11、选择材料时应选择细轻又不易伸长的线，长度一般、选择材料时应选择细轻又不易伸长的线，长度一般在在1m1m左右，小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，左右，小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过最好不超过2cm2cm；22、单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在、单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑或悬点不固定，摆长改铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑或悬点不固定，摆长改变的现象；变的现象；33、注意摆动时摆角不易过大，不能超过、注意摆动时摆角不易过大，不能超过1010，以保证单，以保证单摆做简谐运动；摆做简谐运动；44、摆球摆动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不、摆球摆动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆；要形成圆锥摆；55、测量从球通过平衡位置时开始计时，因为在此位置测量从球通过平衡位置时开始计时，因为在此位置摆球速度最大，易于分辨小球过此位置的时刻。
摆球速度最大，易于分辨小球过此位置的时刻。
66、为了减少偶然误差改变摆长，多次测量求平均值、为了减少偶然误差改变摆长，多次测量求平均值。
11、在做在做“用单摆测定重力加速度的实验用单摆测定重力加速度的实验”中为了减中为了减小误差，应注意的事项是小误差，应注意的事项是（）（）AA摆球以选密度大，体积小的小球为好摆球以选密度大，体积小的小球为好;BB摆长以摆长以0.250.25米为宜米为宜;CC摆角应小于摆角应小于1010;DD摆线的悬点要固定，方不会在摆动中出现移动或晃摆线的悬点要固定，方不会在摆动中出现移动或晃动动;EE要使单摆在竖直平面内摆动，不得使其形成锥形摆要使单摆在竖直平面内摆动，不得使其形成锥形摆或摆球转动或摆球转动;FF测量周期时，应从摆球通过最低点时开始计时测量周期时，应从摆球通过最低点时开始计时.AA、BB、CC、DD项正确项正确只有只有EE、FF项正确项正确ACDEFACDEF正确正确都正确都正确课课堂堂练练习习22、某同学测定的、某同学测定的gg的数值比当地公认值大，造成的数值比当地公认值大，造成的原因可能是的原因可能是（）（）摆球质量太大了；摆球质量太大了；量摆长时从悬点量到球的最下端；量摆长时从悬点量到球的最下端；摆角太大了（摆角仍小于摆角太大了（摆角仍小于1010）；）；计算摆长时忘记把小球半径加进去；计算摆长时忘记把小球半径加进去；计算周期时，将计算周期时，将（n（n1）1）次全振动误记为次全振动误记为nn次次全振动全振动.课课堂堂练练习习33、为了提高实验精度，在试验中可改变几次摆
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