物理单摆实验公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

五、学生试验：五、学生试验：用单摆测定重力加速度用单摆测定重力加速度第1页第1页得得 只要测出单摆只要测出单摆摆长摆长L L和和振动周期振动周期T T，就能，就能够求出当地重力加速度够求出当地重力加速度g g值，值，一、试验原理一、试验原理单摆做简谐运动时，其周期为：单摆做简谐运动时，其周期为：第2页第2页二、试验环节二、试验环节1 1、做单摆：取约、做单摆：取约1 1米长线绳栓位小钢球，然后米长线绳栓位小钢球，然后固固定定在桌边铁架台上。在桌边铁架台上。第3页第3页二、试验环节二、试验环节算出半径算出半径r r，也准确到毫米，也准确到毫米2 2、测摆长：、测摆长：(1)(1)用米尺量出悬线长用米尺量出悬线长L L，准确到毫米，准确到毫米(2)(2)用游标卡尺测摆球直径用游标卡尺测摆球直径摆长为摆长为L+rL+rL L051001第4页第4页二、试验环节二、试验环节用秒表测量单摆周期。用秒表测量单摆周期。3 3、测周期：、测周期：把单摆从平衡位置拉开一个角度（把单摆从平衡位置拉开一个角度（5 5o o）放开它）放开它三、试验器材三、试验器材1 1、单摆组、单摆组2 2、米尺、米尺3 3、游标卡尺、游标卡尺4 4、秒表（停表）、秒表（停表）051001031233435637839411043121445164718492051225324265557285901267891011345121314第5页第5页2分分7.6秒秒秒表读数秒表读数031233435637839411043121445164718492051225324265557285901267891011345121314第6页第6页0312334356378394110431214451647184920512253242655572859012678910113451213141分分51.4秒秒秒表读数秒表读数第7页第7页二、试验环节二、试验环节 用秒表测量单摆完毕用秒表测量单摆完毕3030次全振动（或次全振动（或5050次）次）所用时间所用时间t t，求出完毕一次全振动所需要时间，求出完毕一次全振动所需要时间，这个平均时间就是单摆周期。这个平均时间就是单摆周期。3 3、测周期：、测周期：把单摆从平衡位置拉开一个角度（把单摆从平衡位置拉开一个角度（5 5o o）放开它）放开它T=t/nT=t/n 为了测量周期，摆球到达哪个位置时刻作为了测量周期，摆球到达哪个位置时刻作为计时开始与停止时刻比较好？为计时开始与停止时刻比较好？应以摆球经平衡位置计时开始与停止时刻应以摆球经平衡位置计时开始与停止时刻第8页第8页4 4、求重力加速度：把测得周期和摆长数值代、求重力加速度：把测得周期和摆长数值代入公式，求出重力加速度入公式，求出重力加速度g g值来。值来。改变摆长，重做几次试验改变摆长，重做几次试验.计算出每次试验计算出每次试验重力加速度重力加速度.最后求出几次试验得到重力加速度最后求出几次试验得到重力加速度平均值，即可看作当地域重力加速度平均值，即可看作当地域重力加速度.5 5、多次测量求平均值：、多次测量求平均值：二、试验环节二、试验环节第9页第9页1.0432 0.8 0.50 l/mT2/s2 思考：思考：假如要求用图象法来测定重力加速度，假如要求用图象法来测定重力加速度，哪么应当如何建立坐标系？哪么应当如何建立坐标系？第10页第10页1 1、选择材料时应选择细轻又不易伸长线，长度普通在、选择材料时应选择细轻又不易伸长线，长度普通在1m1m左右，小球应选取密度较大金属球，直径应较小，最左右，小球应选取密度较大金属球，直径应较小，最好不超出好不超出2 cm2 cm；2 2、单摆悬线上端不可随意卷在铁夹杆上，应夹紧在铁夹、单摆悬线上端不可随意卷在铁夹杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑或悬点不固定，摆长改变现中，以免摆动时发生摆线下滑或悬点不固定，摆长改变现象；象；3 3、注意摆动时摆角不易过大，不能超出、注意摆动时摆角不易过大，不能超出1010，以确保单，以确保单摆做简谐运动；摆做简谐运动；4 4、摆球摆动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不、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；要形成圆锥摆；5 5、测量从球通过平衡位置时开始计时，由于在此位置、测量从球通过平衡位置时开始计时，由于在此位置摆球速度最大，易于分辨小球过此位置时刻。摆球速度最大，易于分辨小球过此位置时刻。6 6、为了减少偶然误差改变摆长，多次测量求平均值、为了减少偶然误差改变摆长，多次测量求平均值 。四、注意事项四、注意事项第11页第11页1 1、在做在做“用单摆测定重力加速度试验用单摆测定重力加速度试验”中为了减小中为了减小误差，应注意事项是误差，应注意事项是()()A A摆球以选密度大，体积小小球为好摆球以选密度大，体积小小球为好;B B摆长以摆长以0.250.25米为宜米为宜;C C摆角应小于摆角应小于10;10;D D摆线悬点要固定，摆线悬点要固定，才才不会在摆动中出现移动或晃动不会在摆动中出现移动或晃动 ;E E要使单摆在竖直平面内摆动，不得使其形成锥形摆要使单摆在竖直平面内摆动，不得使其形成锥形摆或摆球转动或摆球转动;F F测量周期时，应从摆球通过最低点时开始计时测量周期时，应从摆球通过最低点时开始计时.AA、B B、C C、D D项正确项正确只有只有E E、F F项正确项正确 ACDEFACDEF正确正确都正确都正确 课课 堂堂 练练 习习第12页第12页2 2、某同窗测定、某同窗测定g g数值比当地公认值大，造成原因数值比当地公认值大，造成原因也许是也许是()()摆球质量太大了；摆球质量太大了；量摆长时从悬点量到球最下端；量摆长时从悬点量到球最下端；摆角太大了（摆角仍小于摆角太大了（摆角仍小于1010）；）；计算摆长时忘掉把小球半径加进去；计算摆长时忘掉把小球半径加进去；计算周期时，将计算周期时，将(n(n1)1)次全振动误记为次全振动误记为n n次次全振动全振动.课课 堂堂 练练 习习第13页第13页3、为了提升试验精度，在试验中可改变几次摆长L，测出对应周期，从而得出一组对应L与T数值，再以L为横坐标为纵坐标，将所得数据连成直线以下图所表示，则测得重力加速度g=。1.0432 0.8 0.50 l/mT2/s2 9.86m/s2课课 堂堂 练练 习习第14页第14页B、C课课 堂堂 练练 习习4 4（青岛高二检测）关于摆等时性及摆钟创造，下列青岛高二检测）关于摆等时性及摆钟创造，下列叙述符合历史事实是（叙述符合历史事实是（）A A单摆等时性是由惠更斯首先发觉单摆等时性是由惠更斯首先发觉B B单摆等时性是由伽利略首先发觉单摆等时性是由伽利略首先发觉C C惠更斯首先将单摆等时性用于计时，创造了摆钟惠更斯首先将单摆等时性用于计时，创造了摆钟D D伽利略首先发觉了单摆等时性，并把它用于计时伽利略首先发觉了单摆等时性，并把它用于计时第15页第15页5 5单摆是为研究振动而抽象出抱负化模型，单摆是为研究振动而抽象出抱负化模型，其抱负化条件是（其抱负化条件是（）A A摆线质量不计摆线质量不计B B摆线长度不伸缩摆线长度不伸缩C C摆球直径比摆线长度短得多摆球直径比摆线长度短得多D D只要是单摆运动就是一个简谐运动只要是单摆运动就是一个简谐运动A、B、C第16页第16页6 6周期为周期为2 s2 s摆叫秒摆，若要将秒摆周期变为摆叫秒摆，若要将秒摆周期变为1 s1 s，下列办法可行是（，下列办法可行是（）A A将摆球质量减半将摆球质量减半 B B将振幅减半将振幅减半C C将摆长减半将摆长减半 D D将摆长减为本来将摆长减为本来1/41/4D第17页第17页7 7（湛江高二检测）做简谐运动单摆，当所受回复湛江高二检测）做简谐运动单摆，当所受回复力逐步减小时，随之变小物理量是（力逐步减小时，随之变小物理量是（）A A摆线上张力摆线上张力 B B摆球所受合力摆球所受合力C C摆球重力势能摆球重力势能 D D摆球动能摆球动能【解析】【解析】选选C.C.回复力逐步减小时，摆球重力沿切线方回复力逐步减小时，摆球重力沿切线方向分力减小，速度增大，动能增大，重力势能减小，向分力减小，速度增大，动能增大，重力势能减小，向心力增大，张力增大向心力增大，张力增大.C第18页第18页8 8、有一单摆，其摆长有一单摆，其摆长l=1.02 m,l=1.02 m,摆球质量摆球质量m=0.10 kgm=0.10 kg，已知单摆，已知单摆做简谐运动，单摆振动做简谐运动，单摆振动3030次用时间次用时间t=60.8 st=60.8 s，试求：，试求：(1)(1)当地重力加速度是多大？当地重力加速度是多大？(2)(2)假如将这个摆改为秒摆，摆长应如何改变？改变多少？假如将这个摆改为秒摆，摆长应如何改变？改变多少？(1)(1)当单摆做简谐运动时，其周期公式当单摆做简谐运动时，其周期公式 由此可得由此可得 只要求出只要求出T T值代入即可值代入即可.由于由于因此因此第19页第19页5 5、有一单摆，其摆长有一单摆，其摆长l=1.02 m,l=1.02 m,摆球质量摆球质量m=0.10 kgm=0.10 kg，已知单摆，已知单摆做简谐运动，单摆振动做简谐运动，单摆振动3030次用时间次用时间t=60.8 st=60.8 s，试求：，试求：(1)(1)当地重力加速度是多大？当地重力加速度是多大？(2)(2)假如将这个摆改为秒摆，摆长应如何改变？改变多少？假如将这个摆改为秒摆，摆长应如何改变？改变多少？(2)(2)秒摆周期是秒摆周期是2 s2 s，设其摆长为，设其摆长为l l0 0，由于在同一地点，由于在同一地点重力加速度是不变，依据单摆振动规律有：重力加速度是不变，依据单摆振动规律有：故有：故有：其摆长要缩短：其摆长要缩短：l=l-ll=l-l0 0=1.02 m-0.993 m=0.027 m.=1.02 m-0.993 m=0.027 m.第20页第20页单摆能量单摆能量 单摆作简谐运动时动能和重力势能在发生单摆作简谐运动时动能和重力势能在发生互相转化，但机械能总量保持不变，即互相转化，但机械能总量保持不变，即机械能机械能守恒守恒。小球摆动到最高点时重力势能最大，动能小球摆动到最高点时重力势能最大，动能最小；平衡位置时动能最大，重力势能最小。最小；平衡位置时动能最大，重力势能最小。若取最低点为零势能点，小球摆动机械能若取最低点为零势能点，小球摆动机械能等于最高点时重力势能，也等于平衡位置时动等于最高点时重力势能，也等于平衡位置时动能最能最大。大。第21页第21页如何理解单摆周期公式秒摆秒摆:周期为周期为2s2s单摆为秒摆。单摆为秒摆。试计算出秒摆摆长？（试计算出秒摆摆长？（g=9.8m/sg=9.8m/s2 2)答案：答案：0.9939m 约为约为1m第22页第22页如何理解单摆周期公式重力加速度重力加速度g:g:由单摆所在空间位置决定。由单摆所在空间位置决定。纬度越低，高度越高，纬度越低，高度越高，g g值就越小。值就越小。不同星球上g值也不同。第23页第23页如何理解单摆周期公式重力加速度重力加速度g g还由单摆系统运动状态决定。还由单摆系统运动状态决定。系统处于超重状态时，系统处于超重状态时，重力加速度等效值重力加速度等效值g=g+ag=g+a系统处于失重状态时，系统处于失重状态时，重力加速度等效值重力加速度等效值g=g-ag=g-a系统处于完全失重时（如在轨道卫星内）系统处于完全失重时（如在轨道卫星内）g=0g=0，摆球不摆动，摆球不摆动第24页第24页课课 堂堂 练练 习习在一加速系统中有一摆长为在一加速系统中有一摆长为L L单摆。单摆。（1 1）当加速系统以加速度）当加速系统以加速度a a竖直向上做匀加速运竖直向上做匀加速运动时，单摆周期多大？若竖直向下加速呢？动时，单摆周期多大？若竖直向下加速呢？（2 2）当加速系统在水平方向以加速度）当加速系统在水平方向以加速度a a做加速直做加速直线运动时，单摆周期多大？线运动时，单摆周期多大？第25页第25页如何理解单摆周期公式摆长摆长L:L:摆球重心到摆动圆弧圆心距离摆球重心到摆动圆弧圆心距离不一定是摆线长不一定是摆线长第26页第26页第27页第27页如何理解单摆周期公式 如如图图，摆摆球球可可视视为为质质点点，各各段段绳绳长长均均为为L L，甲甲、乙乙摆摆球球做做垂垂直直纸纸面面小小角角度度摆摆动动，丙丙图图中中球球在在纸纸面面内内做做小小角角度度摆摆动动，OO为为垂垂直直纸纸面面钉钉子子，并并且且OO=L/3OO=L/3，求各摆周期。，求各摆周期。LLLLLOOL/3L甲甲乙乙丙丙第28页第28页如何理解单摆周期公式 如如图图为为半半径径很很大大光光滑滑凹凹形形槽槽，将将有有一一小小球球从从A A点由静止释放。小球将做什么运动？点由静止释放。小球将做什么运动？LO求运动周期？求运动周期？A A第29页第29页第30页第30页