单摆高中物理ppt

44单摆一、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＝mgsinθθGTmgG1G2TmgG1G23、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kxxlmgmgsinθF回lmgk——摆角θ＜5°的单摆运动可认为是简谐运动θGTmgG1G2TmgG1G2二、单摆的振动（是不是简谐运动）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θ5°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l1d2dll1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6.实验数据处理T∝lT∝l2T∝l3尝试：？T∝l3lT∝T∝l121lT∝31lT∝Tl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2、单摆的周期公式——荷兰物理学家惠更斯lT=2πgl：摆长(悬点到小球重心的距离)g：当地重力加速度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）glT2224Tlg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A2、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D3.一摆长为L的单摆,在悬点正下方5L/9处有一钉子,则这个单摆的周期是:L9g4LgLπT角度sinθ弧度值θ1o0.017540.017542o0.034900.034913o0.052340.052364o0.069760.069815o0.087160.087276o0.104530.104727o0.121870.122178o0.139170.13863仔细观察下面表格：你能得到什么结论？当θ角很小（θ＜5°）时，角的正弦值近似等于θ所对应的弧度值，即sinθ≈θ