高二物理选修3-4第十一章4单摆概述.ppt

11.4 单摆 第二课时 知识回顾 二、单摆的应用——实验测量重力加速度 思考：重力加速度与纬度有什么关系呢？？ 自主学习 阅读书中14页~15页“关于应用单摆测定重力加速度的实验研究”，知道应用单摆测定重力加速度的实验目的、实验原理、实验步骤 * 人教版 3-4 第十一章 机械振动 1、理解单摆周期公式。 2、会用单摆周期公式计算重力加速度 3、知道用单摆测定重力加速度的实验方法； 学习重点及目标 猜想？ 振幅 质量 摆长 重力 加速度 1.实验： 单摆摆动的周期与哪些因素有关呢？ 一．单摆的周期 单摆的周期 实验方法: 控制变量法 猜想？ 振幅 质量 摆长 重力加速度 单摆摆动的周期与哪些因素有关呢？ 单摆周期 实验1：周期是否与振幅有关？ 结论：单摆的振动周期与其振幅无关(等时性)。 摆长相同，质量相同，振幅不同 实验2：周期与摆球的质量是否有关? 摆长相同，振幅相同，质量不同 结论：单摆振动周期和摆球质量无关。 实验3：周期与摆球的摆长是否有关? 质量相同，振幅相同，摆长不同 结论：单摆振动周期和摆长有关。 摆长和质量相同，振幅不同 周期相同 摆长和振幅相同，质量不同 周期相同 周期不同 振幅和质量相同，摆长不同 单摆振动周期与小球质量、振幅无关， 与摆长有关；摆长越长，周期越长。 实验结论： 实验现象： （在重力加速度g不变时） 周期公式： 摆角很小的情况下，单摆做简谐运动的振动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。与振幅、摆球质量无关。 惠更斯 （荷兰，1629-1695） 国际单位：秒（s） 2.单摆周期公式： 单摆周期公式的理解: 1、单摆周期与摆长和重力加速度有关，与振幅和质量无关。g为当地重力加速度 2、摆长、重力加速度都一定时，周期和频率也一定，通常称为单摆的固有周期和固有频率。 1.对单摆的振动，以下说法中正确的是（ ） A.单摆摆动时，摆球受到的向心力大小处处相等 B.单摆运动的回复力是摆球所受合力 C.摆球经过平衡位置时所受回复力为零 D.摆球经过平衡位置时所受合外力为零 课堂练习： C 2.由单摆作简谐运动的周期公式: 可知:( ) A.摆长无限减小,可以使振动周期接近于零 B.同一单摆在月球表面的摆动周期一定比地球表面的周期长 C.单摆的振动周期与摆球的质量无关 D.单摆的振动周期与摆角无关,所以摆角可以是300 BC 课堂练习： 实验目的 1、 用单摆测定当地的重力加速度。 2、 会使用秒表。 实验原理 当单摆摆角很小（小于10°）时，可看作简谐运动，其固有周期为 由公式可得 故只要测定摆长l和单摆的周期T，即可算出重力加速度g。 长约1米的（不可伸缩的）细线、小铁球、铁架台（连 铁夹）、米尺、游标卡尺、秒表 0 31 2 33 4 35 6 37 8 39 41 10 43 12 14 45 16 47 18 49 20 51 22 53 24 26 55 57 28 59 0 1 2 6 7 8 9 10 11 3 4 5 12 13 14 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 实验仪器 实验步骤： 1．在细线的一端打一个比小球上的孔径稍大些的结，将细线穿过球上的小孔，制成一个单摆。 2．将铁夹固定在铁架台的上端，铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，把做好的单摆固定在铁夹上，使摆球自由下垂。 3．测量单摆的摆长l：用米尺测出悬点到球心间的距离；或用游标卡尺测出摆球直径2r，再用米尺测出从悬点至小球上端的悬线长l，则摆长l=l+r。 4．把单摆从平衡位置拉开一个小角度（不大于10°),使单摆在竖直平面内摆动，用秒表测量单摆完成全振动30至50次所用的时间，求出完成一次全振动所用的平均时间，这就是单摆的周期T。 5．将测出的摆长l和周期T代入公式 求出重力加速度g的值。 6．变更摆长重做两次,并求出三次所得的g的平均值。 注意事项: 1．选择材料时应选择细、轻又不易伸长的线，长度一般在1m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2cm。 2．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、摆长改变的现象。 3．注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过10°，可通过估算振幅的办法掌握。 4．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。 5．计算单摆的振动次数时,应以摆球通过最低位置时开始计时，以后摆