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1、第第十十一一章章第第4節(jié)節(jié)新知預(yù)新知預(yù)習(xí)習(xí)巧設(shè)計巧設(shè)計名師課名師課堂堂一點通一點通創(chuàng)新演創(chuàng)新演練練大沖關(guān)大沖關(guān) 隨堂檢測隨堂檢測歸納小結(jié)歸納小結(jié) 課下作業(yè)課下作業(yè)綜合提升綜合提升 要點一要點一要點二要點二 要點三要點三1知道什么是單擺，了解單擺的構(gòu)成。知道什么是單擺，了解單擺的構(gòu)成。2掌握單擺振動的特點，知道單擺回掌握單擺振動的特點，知道單擺回 復(fù)力的成因，理解擺角很小時單擺復(fù)力的成因，理解擺角很小時單擺 的振動是簡諧運動。的振動是簡諧運動。3知道單擺的周期跟什么因素有關(guān)，知道單擺的周期跟什么因素有關(guān)， 了解單擺的周期公式，并能用來進了解單擺的周期公式，并能用來進 行有關(guān)的計算。行有關(guān)的計算。
2、4知道用單擺可測定重力加速度。知道用單擺可測定重力加速度。 1單擺單擺 (1)組成：組成： ， 。 (2)理想化要求：理想化要求： 質(zhì)量關(guān)系：細線質(zhì)量與小球質(zhì)量相比可以質(zhì)量關(guān)系：細線質(zhì)量與小球質(zhì)量相比可以 。 線度關(guān)系：球的線度關(guān)系：球的 與線的長度相比可以忽略。與線的長度相比可以忽略。 力的關(guān)系：忽略擺動過程中所受力的關(guān)系：忽略擺動過程中所受 作用。作用。 實驗中為滿足上述條件，我們盡量選擇質(zhì)量大、實驗中為滿足上述條件，我們盡量選擇質(zhì)量大、 小的小的球和盡量細不可伸長的線。球和盡量細不可伸長的線。 關(guān)鍵一點關(guān)鍵一點單擺做簡諧運動的條件：理論上擺角不超過單擺做簡諧運動的條件：理論上擺角不超過5
3、，實際上在實驗中擺角一般不能超過，實際上在實驗中擺角一般不能超過10。 細線細線小球小球忽略忽略直徑直徑阻力阻力直徑直徑圓弧切線圓弧切線正比正比平衡位置平衡位置簡諧簡諧正弦正弦3單擺的周期單擺的周期(1)探究單擺的振幅、位置、擺長對周期的影響：探究單擺的振幅、位置、擺長對周期的影響：探究方法：探究方法： 法。法。實驗結(jié)論：實驗結(jié)論：a.單擺振動的周期與擺球質(zhì)量單擺振動的周期與擺球質(zhì)量 。b振幅較小時周期與振幅振幅較小時周期與振幅 。c擺長越長，周期擺長越長，周期 ；擺長越短，周期；擺長越短，周期 。(2)周期公式：周期公式：提出：周期公式是荷蘭物理學(xué)家提出：周期公式是荷蘭物理學(xué)家 首先提出的。
4、首先提出的。控制變量控制變量無關(guān)無關(guān)無關(guān)無關(guān)越長越長越短越短惠更斯惠更斯正比正比反比反比等時性等時性擺長擺長擺長擺長l周期周期T1制做一個單擺，合理的做法是制做一個單擺，合理的做法是 ()A擺線細而長擺線細而長 B擺球小而不太重擺球小而不太重C擺球外表面光滑且密度大擺球外表面光滑且密度大 D端點固定且不松動端點固定且不松動解析：解析：本題考查對單擺這一模型的認識。它雖是模型，本題考查對單擺這一模型的認識。它雖是模型，但具有很高的實際價值，好多實際擺可看做單擺，可用但具有很高的實際價值，好多實際擺可看做單擺，可用單擺理論去理解。單擺理論去理解。答案：答案：ACD2單擺是為研究振動而抽象出的理想化
5、模型，其理想化條單擺是為研究振動而抽象出的理想化模型，其理想化條 件是件是 ()A擺球質(zhì)量不計擺球質(zhì)量不計B擺線長度不伸縮擺線長度不伸縮C擺球的直徑比擺線長度大得多擺球的直徑比擺線長度大得多D空氣等阻力忽略不計空氣等阻力忽略不計解析：解析：單擺是一種理想化模型，實際情況下如果細線的單擺是一種理想化模型，實際情況下如果細線的質(zhì)量與小球質(zhì)量相比可忽略，球的直徑與線的長度相比質(zhì)量與小球質(zhì)量相比可忽略，球的直徑與線的長度相比也可以忽略，空氣阻力可以忽略，擺線長度不伸縮時，也可以忽略，空氣阻力可以忽略，擺線長度不伸縮時，就可把其看做單擺。就可把其看做單擺。答案：答案：BD3(2011上海高考上海高考)兩
6、個相同的單擺靜止于平衡位置，使兩個相同的單擺靜止于平衡位置，使 擺球分別以水平初速擺球分別以水平初速v1、v2(v1v2)在豎直平面內(nèi)做小角度在豎直平面內(nèi)做小角度擺動，它們的頻率與振幅分別為擺動，它們的頻率與振幅分別為f1、f2和和A1、A2，則，則()Af1f2，A1A2 Bf1A2 Df1f2，A1A2解析：解析：單擺的頻率由擺長決定，擺長相等，頻率相等，所單擺的頻率由擺長決定，擺長相等，頻率相等，所以以A、B錯誤；由機械能守恒，小球在平衡位置的速度越錯誤；由機械能守恒，小球在平衡位置的速度越大，其振幅越大，所以大，其振幅越大，所以C正確，正確，D錯誤。錯誤。答案：答案：C答案：答案：B
7、1單擺的回復(fù)力單擺的回復(fù)力 如圖如圖1141所示，重力所示，重力G沿圓弧切線方向的分力沿圓弧切線方向的分力G1mgsin 是沿擺球運動方向的力，正是這個力提供了使擺是沿擺球運動方向的力，正是這個力提供了使擺球振動的回復(fù)力：球振動的回復(fù)力：FG1mgsin 。圖圖11411下列有關(guān)單擺運動過程中的受力說法，正確的是下列有關(guān)單擺運動過程中的受力說法，正確的是() A單擺運動的回復(fù)力是重力和擺線拉力的合力單擺運動的回復(fù)力是重力和擺線拉力的合力 B單擺運動的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向的一個分力單擺運動的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向的一個分力 C單擺經(jīng)過平衡位置時合力為零單擺經(jīng)過平衡位置時合力為零 D單擺
8、運動的回復(fù)力是擺線拉力的一個分力單擺運動的回復(fù)力是擺線拉力的一個分力 思路點撥思路點撥單擺的回復(fù)力由擺球重力沿圓弧切線方向的分單擺的回復(fù)力由擺球重力沿圓弧切線方向的分力提供，在平衡位置處，擺球位移為零，水平加速度為零。力提供，在平衡位置處，擺球位移為零，水平加速度為零。 解析解析單擺運動是在一段圓弧上運動，因此單擺運動單擺運動是在一段圓弧上運動，因此單擺運動過程不僅有回復(fù)力，而且有向心力，即單擺運動的合外力不過程不僅有回復(fù)力，而且有向心力，即單擺運動的合外力不僅要提供回復(fù)力，還要提供向心力，故選項僅要提供回復(fù)力，還要提供向心力，故選項A錯誤；單擺的錯誤；單擺的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向的一個分
9、力，而不是擺線拉力回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向的一個分力，而不是擺線拉力的分力，故選項的分力，故選項B正確，正確，D錯誤；單擺經(jīng)過平衡位置時，回錯誤；單擺經(jīng)過平衡位置時，回復(fù)力為零，向心力最大，故其合外力不為零，所以選項復(fù)力為零，向心力最大，故其合外力不為零，所以選項C錯錯誤。誤。 答案答案B (1)彈簧振子在平衡位置的回復(fù)力為零，合力也為零。彈簧振子在平衡位置的回復(fù)力為零，合力也為零。 (2)單擺是一種特殊的簡諧運動，其軌跡為圓弧，在平單擺是一種特殊的簡諧運動，其軌跡為圓弧，在平衡位置回復(fù)力為零，合力不為零。衡位置回復(fù)力為零，合力不為零。圖圖1142 圖圖1143 2一個單擺的長為一個單擺的長
10、為l，在其懸點，在其懸點O的正下方的正下方0.19l處處有一釘子有一釘子P(如圖如圖1144所示所示)，現(xiàn)將擺球向左拉開到，現(xiàn)將擺球向左拉開到A，使擺線偏角使擺線偏角5，放手后使其擺動，求出單擺的振動，放手后使其擺動，求出單擺的振動周期。周期。 圖圖1144 審題指導(dǎo)審題指導(dǎo) (1)題中給出題中給出“擺線偏角擺線偏角5”說明小球的運動為簡諧運說明小球的運動為簡諧運動；動； (2)從圖中看出這不是一個完整的單擺，是由兩個單擺構(gòu)從圖中看出這不是一個完整的單擺，是由兩個單擺構(gòu)成，所以周期應(yīng)是兩個單擺周期的合成。成，所以周期應(yīng)是兩個單擺周期的合成。 解析解析釋放后擺球到達右邊最高點釋放后擺球到達右邊最
11、高點B處，由機械能守恒處，由機械能守恒可知可知B和和A等高，則擺球始終做簡諧運動。擺球做簡諧運動的等高，則擺球始終做簡諧運動。擺球做簡諧運動的擺長有所變化，它的周期為兩個不同單擺的半周期的和。擺長有所變化，它的周期為兩個不同單擺的半周期的和。 小球在左邊的周期為小球在左邊的周期為 1儀器和器材儀器和器材 擺球擺球2個個(鐵質(zhì)和銅質(zhì)并穿有中心孔鐵質(zhì)和銅質(zhì)并穿有中心孔)、秒表、物理支、秒表、物理支架、米尺或鋼卷尺、游標(biāo)卡尺、細線等。架、米尺或鋼卷尺、游標(biāo)卡尺、細線等。 2實驗步驟實驗步驟 (1)做單擺：如圖做單擺：如圖1145所示，把擺球用細線懸掛所示，把擺球用細線懸掛在物理支架上，擺長最好能有在
12、物理支架上，擺長最好能有1米左右，這樣可使測量米左右，這樣可使測量結(jié)果準(zhǔn)確些。結(jié)果準(zhǔn)確些。圖圖1145實驗實驗次數(shù)次數(shù)擺長擺長l(m)周期周期T(s)加速度加速度g(m/s2)g的平均值的平均值(m/s2)123圖圖1146 (3)作作T2l圖象的優(yōu)點：圖象的優(yōu)點： 用圖象法處理數(shù)據(jù)既直觀又方便，同時也能最大限度用圖象法處理數(shù)據(jù)既直觀又方便，同時也能最大限度地減小偶然誤差對實驗結(jié)果造成的影響。由于地減小偶然誤差對實驗結(jié)果造成的影響。由于Tl的圖象的圖象不是直線，不便于進行數(shù)據(jù)處理，所以采用不是直線，不便于進行數(shù)據(jù)處理，所以采用T2l的圖象，的圖象，目的是為了將曲線轉(zhuǎn)換為直線，便于利用直線的斜率
13、計算目的是為了將曲線轉(zhuǎn)換為直線，便于利用直線的斜率計算重力加速度。重力加速度。 名師點睛名師點睛 (1)選擇材料時應(yīng)選擇細而不易伸長的線，長度一般在選擇材料時應(yīng)選擇細而不易伸長的線，長度一般在1 m左左右，小球應(yīng)選密度較大，直徑較小的。右，小球應(yīng)選密度較大，直徑較小的。 (2)線應(yīng)夾在鐵夾的下面，防止因擺動而改變擺線的長度。線應(yīng)夾在鐵夾的下面，防止因擺動而改變擺線的長度。 (3)注意擺動時控制擺線偏離豎直方向的角度應(yīng)很小。注意擺動時控制擺線偏離豎直方向的角度應(yīng)很小。 (4)擺球擺動時，要使之保持在同一個豎直平面內(nèi)，不要形擺球擺動時，要使之保持在同一個豎直平面內(nèi)，不要形成圓錐擺。方法是將擺球拉到
14、一定位置后由靜止釋放。成圓錐擺。方法是將擺球拉到一定位置后由靜止釋放。 (5)計算單擺的振動次數(shù)時，應(yīng)以擺球通過最低位置時開始計算單擺的振動次數(shù)時，應(yīng)以擺球通過最低位置時開始計時，以后擺球應(yīng)從同一方向通過最低點時計數(shù)，要多測幾次計時，以后擺球應(yīng)從同一方向通過最低點時計數(shù)，要多測幾次(如如30次或次或50次次)全振動的時間，用取平均值的辦法求周期。全振動的時間，用取平均值的辦法求周期。 3(2011福建高考福建高考)某實驗小組在利用單擺測定當(dāng)某實驗小組在利用單擺測定當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊膶嶒炛校旱刂亓铀俣鹊膶嶒炛校簣D圖1147 (1)用游標(biāo)卡尺測定擺球的直徑，測量結(jié)果如圖用游標(biāo)卡尺測定擺球的直徑，測量結(jié)果如圖1147所示，則該擺球的直徑為所示，則該擺球的直徑為_ cm。 (2)小組成員在實驗過程中有如下說法，其中正確的是小組成員在實驗過程中有如下說法，其中正確的是_。(填選項前的字母填選項前的字母)答案答案(1)0.97(2)C
高中物理 第十一章 第4節(jié) 單擺課件 新人教版選修34
