高中物理粵教版（2019） 選擇性必修 第一冊 第二章 機械振動第三節(jié) 單擺習題學習課件

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1、第二章 機械振動2.3單擺習題課 1.(1)單擺的回復力就是單擺所受的合外力嗎？一、單擺及單擺的回復力(2)單擺經(jīng)過平衡位置時，回復力為零，合外力也為零嗎？回復力不是合外力.單擺的運動可看做變速圓周運動，其重力可分解為沿懸線方向的分力和沿圓弧切線方向的分力，重力沿圓弧切線方向的分力提供使擺球沿圓弧振動的回復力.單擺經(jīng)過平衡位置時，回復力為零，但合外力不為零.復習回顧2.單擺向心力來源：細線拉力和重力沿徑向的分力的合力.3.單擺回復力來源：重力沿圓弧切線方向的分力Fmgsin 提供使擺球振動的回復力.4.回復力的大?。涸谄呛苄r，擺球的回復力滿足Fkx，此時擺球的運動可看成是簡諧運動.注意(1

2、)單擺經(jīng)過平衡位置時，回復力為零，但合外力不為零.(2)單擺的回復力為小球受到的重力沿圓弧切線方向的分力，而不是小球受到的合外力.知識深化二、單擺的周期復習回顧(1)單擺的擺長l等于懸線的長度嗎？不等于.單擺的擺長l等于懸線的長度與擺球的半徑之和.(2)將一個單擺移送到不同的星球表面時，周期會發(fā)生變化嗎？可能會.單擺的周期與所在地的重力加速度g有關，不同星球表面的重力加速度可能不同.2.對周期公式的理解(1)單擺的周期公式在單擺偏角很小時成立.(2)公式中l(wèi)是擺長，即懸點到擺球球心的距離ll線r球.(3)公式中g是單擺所在地的重力加速度，由單擺所在的空間位置決定.(4)周期T只與l和g有關，與

3、擺球質(zhì)量m及振幅無關，所以單擺的周期也叫固有周期.三、實驗：用單擺測定重力加速度1.實驗原理2.實驗器材鐵架臺及鐵夾，金屬小球(有孔)、秒表、細線(1 m左右)、刻度尺、游標卡尺.3.實驗步驟(1)讓細線穿過小球上的小孔，在細線的穿出端打一個稍大一些的線結(jié)，制成一個單擺.(2)將鐵夾固定在鐵架臺上端，鐵架臺放在實驗桌邊，把單擺上端固定在鐵夾上，使擺球自由下垂.在單擺平衡位置處做上標記.(3)用刻度尺量出懸線長l(準確到mm)，用游標卡尺測出擺球的直徑d，則擺長為ll .(4)把單擺拉開一個角度，角度不大于5，釋放擺球.擺球經(jīng)過最低位置時，用秒表開始計時，測出單擺完成30次(或50次)全振動的時

4、間，求出一次全振動的時間，即為單擺的振動周期.(5)改變擺長，反復測量幾次，將數(shù)據(jù)填入表格.4.數(shù)據(jù)處理(1)公式法：每改變一次擺長，將相應的l和T代入公式g 中求出g值，最后求出g的平均值.5.注意事項(1)選擇細而不易伸長的線，長度一般不應短于1 m；擺球應選用密度較大、直徑較小的金屬球.(2)擺動時控制擺線偏離豎直方向的角度應很小.(3)擺球擺動時，要使之保持在同一豎直平面內(nèi)，不要形成圓錐擺.(4)計算單擺的全振動次數(shù)時，應從擺球通過最低位置時開始計時，要測n次全振動的時間t.【典例1】(對單擺回復力的理解)(多選)一單擺做小角度擺動，其振動圖象如圖所示，以下說法正確的是 A.t1時刻擺

5、球速度為零，擺球的合外力為零B.t2時刻擺球速度最大，懸線對它的拉力最小C.t3時刻擺球速度為零，擺球的回復力最大D.t4時刻擺球速度最大，懸線對它的拉力最大1234【典例2】(單擺的周期公式)如圖所示，擺長為l的單擺放在傾角為的光滑固定斜面上，則擺球在斜面所在的平面內(nèi)做小擺角振動時的周期為 1234【典例3】(單擺的周期公式)(多選)圖為甲、乙兩單擺的振動圖象，則 A.若甲、乙兩單擺在同一地點擺動，則甲、乙兩單擺的擺長之比l甲l乙21B.若甲、乙兩單擺在同一地點擺動，則甲、乙兩單擺的擺長之比l甲l乙41C.若甲、乙兩單擺擺長相同，且在不同的星球上擺動，則甲、乙兩單擺所在星 球的重力加速度之比

6、g甲g乙41D.若甲、乙兩單擺擺長相同，且在不同的星球上擺動，則甲、乙兩單擺所在星 球的重力加速度之比g甲g乙141234【典例4】(用單擺測定重力加速度)某同學在做“利用單擺測重力加速度”的實驗中，先測得擺線長為97.50 cm，擺球直徑為2.00 cm，然后用秒表記錄了單擺全振動50次所用的時間，如圖所示，則：(1)該擺擺長為_ cm，秒表所示讀數(shù)為_ s.123498.5075.2(2)如果測得的g值偏小，可能的原因是 A.測擺線長時擺線拉得過緊B.擺線上端懸點未固定，振動中出現(xiàn)松動，使擺線長度增加了C.開始計時時，秒表過遲按下D.實驗中誤將49次全振動記為50次1234(3)為了提高實驗精度，在實驗中可改變幾次擺長l并測出相應的周期T，從而得出對應的l與T的數(shù)據(jù)，再以l為橫坐標，T2為縱坐標，將所得數(shù)據(jù)連成直線如圖所示，并求得該直線的斜率為k，則重力加速度g_(用k表示).1234答案答案解析解析答案答案答案答案答案答案解析解析解析解析