(-)引入新课
在前面我们学习了弹簧振子,知道弹簧振子做简谐运动。那么:物体做简谐运动的条件是什么?今天我们学习另一种机械振动--单摆的运动
(二)进行新课
1、什么是单摆
(1)绳长形变远小于绳长
(2)绳长远大于小球直径
(3)绳的质量远小于小球质量
2、实验归纳
介绍:1583年,伽利略观察教堂里的吊灯的摆动,他用脉搏计时发现这种摆动具有等时性,计时的摆钟也是应用此原理。这样实验不够精确,那么我们现在如何设计一个简单而精确的实验来验证呢?让学生想一想,然后提示学生用比较法。
【演示实验】:单摆周期与振幅的关系。(可观察到;从不同角度释放,周期相同)
请同学们想一想,周期还可能与什么因素有关呢?
【演示实验】:演示周期与摆球质量和绳长的关系。(可观察到;1质量不同,周期相同;2摆长长的,周期大,摆长短的,周期小。)
归纳结论:单摆周期与摆球质量和振幅没有关系,摆长越大周期越大。
3、理论推导
受力分析
正交分解
列牛二方程
小角度近似
推出近似简谐运动
代入简谐运动周期公式推出单摆周期公式
4、应用
(1)钟摆计时:计算摆长为1m的摆的周期为2.007秒,近似2秒
问:若让周期为1秒,摆长应是多少?
【演示实验】实验验证1m的摆周期2s
25cm的摆周期为1s
扩展:a.计算复杂摆动的周期
b.等效摆长问题
(2)测量重力加速度,勘探矿藏
扩展:在加速环境中单摆的周期
思考题:在光滑斜面上的摆动周期如何计算 答:物体做机械振动,受到的回复力大小与位移大小成正比,方向与位移方向相反。
2个摆球形状、质量完全一样,设法把小球拉开不同角度,同时静止时释放,可比较周期。
观察、思考
摆球质量,摆绳长度
演示观察思考
归纳
思考
观察
思考回答25cm
观察实验验证
观察 复习引入新课
建立理想模型
培养学生
猜想、设计实验的能力
锻炼归纳总结能力
培养严谨的理论分析能力
用科学规律分析,实验验证,养成科学的思考习惯。
渗透应用等效代替的方法把复杂问题简单化的思维 课堂小结 1.影响单摆周期的因素
2.近似条件、周期公式
3.等效代替方法分析复杂摆动
课堂检测 1.甲,乙两个单摆摆长相等,将两个单摆的摆球由平衡位置拉开,使甲的摆角大于乙的摆角,且两摆角都很小,由静止开始释放,则(C )
A.甲先到平衡位置 B.乙先到平衡位置
C.甲,乙同时到平衡位置 D.无法判定
2.在下列情况下,能使单摆周期变小的是( C )
A.将摆球质量减半,而摆长不变
B.将单摆由地面移到高山
C.将单摆从赤道移到两极
D.摆线长度不变,换一较大半径的摆球
3.将秒摆(周期为2s)的周期变为4s,下面哪些措施是正确的(C )
A.只将摆球质量变为原来的1/4
B.只将振幅变为原来的2倍
C.只将摆长变为原来的4倍
D.只将摆长变为原来的16倍
4.如右图所示,在两根等长的细线下悬挂一个小球(体积可忽略)组成了所谓的双线摆,若摆线长为l,两线与天花板的左右两侧夹角均为α,当小球垂直纸面做简谐运动时,周期为(D )
A.2π B.2π C.2π D.2π
5.一个单摆的摆长为L,在其悬点O的正下方0.19L处有一钉子P(如右图所示),现将摆球向左拉开到A点,使摆线偏角α<5°,放手使其摆动,求出单摆的振动周期.
T=T1+T2=π+π=1.9π.
6.如右图所示,将摆长为L的单摆放在一升降机中,若升降机以加速度a向上匀加速上升,求单摆的摆动周期. F=2π