高中人教版 (新课标)4 单摆教案设计

这是一份高中人教版 (新课标)4 单摆教案设计

学习目标：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。自主学习：一、单摆：1、单摆：一根绳子上端固定，下端系着一个球。如果细线的 与小球质量相比可以忽略，球的 与线的长度相比可以忽略，这样的装置叫做 。单摆是实际摆的理想化模型。2、单摆的回复力：要分析单摆回复力，先从单摆受力入手。单摆从A位置释放，沿AOB圆弧在平衡位置O附近往复运动，以任一位置C为例，此时摆球受重力G，拉力T作用，由于摆球沿圆弧运动，所以将重力分解成切线方向分力G1和沿半径方向G2，悬线拉力T和G2合力必然沿半径指向圆心，提供了向心力。那么另一重力分力G1不论是在O左侧还是右侧始终指向平衡位置，而且正是在G1作用下摆球才能回到平衡位置。因此G1就是摆球的回复力。结论：α＜100的情况下，单摆的回复力为：大小F＝kx，k＝mg/L；方向与位移方向相反。即F＝－mgx/L满足简谐运动的条件，即物体在大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反的回复力作用下的振动，为简谐运动。所以，当α＜50时，单摆振动是一种简谐运动。3、单摆振动是简谐运动：回复力特征： 。单摆做简谐运动的条件： 。 4、单摆的周期：理论推导和证明得到周期公式：（荷兰物理学家惠更斯发现）这个公式的提出是在单摆做简谐运动的前提下推出的，即满足摆角α＜100。条件：摆角α＜100。5、用单摆测定重力加速度:根据这个周期公式测某地的重力加速度，g= ，即只要测出单摆的 和 ，就可以得到单摆所在地的重力加速度。单摆周期与振幅无关的性质，叫做 。单摆的等时性是由伽利略首先发现的。补充：1、等效摆长问题：右侧两个图的周期分别为：T1= 。T2= 。L2、等效重力加速度问题：L①将一个摆长为L的单摆放在一个光滑的，倾角为α的斜面上，其摆角为θ，如图。A．摆球做简谐运动的回复力为： 。LB．摆球做简谐运动的周期为： 。C．摆球在运动过程中，经平衡位置时，线的拉力为： 。②将单摆放在以加速度a加速上升的电梯中则周期为T= 。典型例题：例题1．甲、乙两单摆在同一地点做简谐运动的图象如图，由图可知（ ）A．甲和乙的摆长一定相等B．甲的摆球质量较小C．甲的摆角大于乙的摆角D．摆到平衡位置时，甲和乙摆线所受的拉力可能相等。例题2．用单摆测定当地的重力加速度：在“用单摆测定重力加速度”的实验中，测出单摆摆角小于100时，完成次全振动的时间为，用毫米刻度尺测得摆线长为L，用螺旋测微器测得摆球直径为。（1）用上述物理量的符号写出测重力加速度的一般表达式：g＝ 。（2）实验中，有个同学发现他测得的当地重力加速度总是偏大，其原因可能是（ ）A．实验室处在高山上，距离水平面太高B．单摆所用的摆球太重了C．测出次全振动的时间，误作为次全振动的时间进行计算D．以摆线长与摆球直径之和作为摆长来计算例题3．某同学用单摆测重力加速度，测完了5次不同摆长的振动周期，数据如下：（1）在图中的坐标纸上以L为纵坐标，T2为横坐标，把表中数据所对应的点用标出，并作出L－T2图象。（2）利用图象求出重力加速度的值（保留两位有效数字），g＝ 。课后练习：1．下列哪些材料能做成单摆（ ）A.长为1米的细线 B.长为1米的细铁丝C.长为1米的橡皮条 D.长为0.2米的细丝线E.直径为5厘米的钢球 F.直径为5厘米的泡沫塑料球G.直径为1厘米的钢球 H.直径为1厘米的塑料球2．单摆作简谐运动时的回复力是：（ ）A.摆球的重力 B.摆球重力沿圆弧切线的分力C.摆线的拉力 D.摆球重力与摆线拉力的合力3．单摆（＜100）的振动周期在发生下述哪些情况中增大（ ）A.摆球的质量增大 B.摆长增大C.单摆由赤道移到北极 D.增大振幅4．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.在月球表面的单摆周期一定比地球表面的单摆的周期长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 5．一摆长为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 6．如图所示，M N为半径较大的光滑圆弧轨道的 一部分，把小球A放在M N的圆心处，再把另一小球B放在M N上离最低点C 很近的B处，今使两球同时自由释放，则在不计空气阻力时有（ ）A．A球先到达C点　　 B．B球先到达C点C．两球同时到达C点　　 D．无法确定哪一个球先到达C点7．利用单摆测重力加速度时，为了使实验结果尽可能准确，应选择下列哪一组实验器材？（ ）A．乒乓球、丝线、秒表、米尺 B．软木实心球、细绳、秒表、米尺C．铅质实心球、粗绳、秒表、米尺 D．铁质实心球、丝线、秒表、米尺8．用单摆测重力加速度时，需满足的条件是（ ）A．摆线不可伸长 B．摆球密度尽可能大C．摆线长度远大于摆球直径 D．为了操作方便，摆角要大于1509．某同学利用单摆测定重力加速度，在以下各实验步骤中，有错误的步骤是（ ）A．在未悬挂单摆之前先测定好摆长 B．把摆线的上端绕在铁架台的夹柄上C．将摆线拉离平衡位置，摆角约为100，释放让其在竖直平面内振动D．当摆球第一次通过平衡位置时，启动秒表开始计时，记录摆球经过平衡位置的总次数 及所用的时间，用计算出单摆振动周期T10．细长轻绳的下端拴一小球构成单摆，在悬点正下方摆长处有一个能挡住摆线的光滑钉子A，如图。现将单摆向右下方拉开一个小角度，然后无初速地释放。对于以后的运动，下列说法中正确的是（ ）A．摆球往返运动一次的周期比无钉子时的单摆周期大B．摆球在左右两侧上升的最大高度一样C．摆球在平衡位置左右两侧走过的最大弧长相等D．摆球在平衡位置右侧的最大摆角比左侧最大摆角的2倍还要大11．单摆做简谐运动时（ ）A．单摆质量越大，振幅越大，则单摆振动能量越大B．单摆振动能量与摆球质量无关，与振幅有关C．摆球到达最高点时势能最大，摆线张力最大D．摆球通过平衡位置时动能最大，摆线张力最大12．升降机内有一秒摆，为使它在t=150s内完成100次全振动，问升降机应以多大的加速度沿什么方向运动？学后记： 。摆长L/m0.5000.8000.9001.0001.200周期T/s1.421.791.902.002.20T2/s22.023.023.614.004.84