2013届高考物理核心要点突破系列课件：第9章第四节《单摆》(人教版选修3-4).pptVIP

如图9－4－5所示，某同学采用双线摆和光电计数器测量重力加速度．已知每根悬线长l，两悬点间相距s，金属小球半径为r，AB为光电计数器．现将小球垂直于纸面向外拉动，使悬线偏离竖直方向一个较小的角度并由静止释放，同时启动光电计数器， 单摆的等效问题 例2 图9－4－5 当小球第一次经过图中虚线(光束)位置O时，由A射向B的光束被挡住，计数器计数一次，显示为“1”，同时由零开始计时，而后每当小球经过O点时，计数器都要计数一次．当计数器上显示的计数次数刚好为n时，计时时间为t.由此可知双线摆的摆动周期T为________；计算重力加速度g时，双线摆的等效摆长L为________；最后依据公式g＝________，代入周期T和等效摆长L的值即可求出重力加速度． 【思维升华】　理解等效摆长和等效重力加速度的物理意义是解决此类问题的关键，应掌握用等效的思想和方法分析物理问题． 如图9－4－6所示为一单摆及其振动图象，由图回答： 单摆的振动图象 例3 图9－4－6 第四节　单　摆 目标概览 学习目标：1.知道单摆的定义，知道单摆在振幅较小时会做简谐运动． 2．知道单摆的周期公式，并能用周期公式做有关的计算． 3．会用单摆测重力加速度． 重点难点：1.重点：单摆的周期公式及应用． 2．难点：单摆回复力的分析． 学法指导：认识单摆这种理想化模型，体会单摆的实际应用． 核心要点突破 课堂互动讲练 随堂达标自测 第四节　单　摆 基础知识梳理 课时活页训练 基础知识梳理 一、单摆 1．如果悬挂小球的细线的____和____可以忽略，线长又比___________大得多，这样的装置叫做单摆，单摆是实际摆的理想化的物理模型． 伸缩 质量 小球的直径 2.单摆摆球的运动特点 (1)摆球以______为圆心在____平面内做____圆周运动． (2)摆球同时以最低点O为____做往复运动．这就是单摆的____． 思考 1.摆球通过平衡位置时，是否处于平衡状态？回复力是否为零？合外力是否为零？ 悬挂点 竖直 变速 中心 振动 3．单摆的回复力 在研究摆球沿圆弧的运动情况时，可以不考虑与摆运动方向垂直的力，而只考虑沿摆球运动方向的力．当摆球运动到任一点P时(如图9－4－1所示)，重力G沿圆弧切线方向的分力G1＝______是沿摆球运动方向的力，正是这个力提供了摆球振动的______F＝G1＝mgsinθ. 图9－4－1 mgsinθ 回复力 摆长 －kx 可见，在________的情况下，单摆所受的回复力与偏离平衡位置的位移大小成正比而方向____，单摆做________． 思考 2.摆球到达最大位移处，v＝0，加速度是否等于0？ 偏角很小 相反 简谐运动 【思考·提示】　1.单摆摆动中平衡位置不是平衡状态，有向心力和向心加速度．回复力为零，合外力不为零． 2．最大位移处速度等于零，但不是静止状态．一般单摆回复力不是摆球所受合外力，而是重力沿切线方向的分力，所以加速度不一定等于零． 二、单摆振动的周期 1．研究单摆的周期跟哪些因素有关 (1)单摆的周期跟单摆的振幅____． (2)单摆的周期跟摆球的质量____． (3)单摆的周期跟____有关系，摆长越长，周期____． 无关 无关 摆长 越大 思考 3.在摆角α5°的情况下，单摆的振动可认为是简谐运动，F回＝－kx，式中k等于什么？ 上式表明：单摆做简谐运动的周期T跟摆长l的_____________，跟重力加速度g的_____________，跟_____、_____无关． 3．秒摆的周期：T＝2 s 平方根成正比 平方根成反比 振幅 质量 一、单摆的回复力 如图9－4－2所示，摆球受重力mg和绳子的拉力F′两个力作用，将重力mg按切线方向和径向正交分解，则绳子的拉力F′与重力的径向分力的合力充当了以悬点为圆心的圆周运动的向心力， 核心要点突破 图9－4－2 对一个确定的单摆来说，k是一个不随振动变化的定值，这表明摆球所受的回复力的大小跟摆球振动的位移成正比，负号则正好反映了摆球所受回复力的方向与摆球位移的方向相反(即回复力方向始终指向平衡位置)．由此可见，单摆在摆角α较小条件下的振动是简谐运动． 特别提醒 1．单摆的回复力不是小球所受的重力与绳子拉力的合力． 2．单摆摆动中平衡位置不是平衡状态，有向心力和向心加速度． 3．最大位移处速度等于零，但不是静止状态．　 即时应用 关于单摆，下列说法正确的是(　　) A．摆球受到回复力方向总指向平衡位置 B．摆球受到回复力是它的合力 C．摆球经过平衡位置时，所受合力为零 D．摆角很小时，摆球受的合力的大小跟摆球对平衡位置的位移大小成正比 解析：选A.对于单摆，回复力的来源不是合力，而是重力沿运动方向的切向分力．对于摆球