高三物理选修3-4知识点复习课件4
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教 学 教 法 分 析
•4
单摆
课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学
• ●课标要求 • 1．知道什么是单摆，理解在什么情况下 单摆的振动是简谐运动． • 2．知道单摆的周期跟哪些因素有关，理 解单摆周期公式． • 3．知道用单摆可测定重力加速度．
当 堂 双 基 达 标
课 后 知 能 检 测
• (2)单摆的回复力 切线 • ①回复力的提供：摆球的重力沿 方向 的分力． 正比 平衡位置 • ②回复力的特点：在偏角很小时，单摆所受 的回复力与它偏离平衡位置的位移成 简谐 ，方向总指向 __________． 正弦 • ③运动规律：单摆在偏角很小时做 运动，其振动图象遵循 函数规律 ．
• • • •
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(2013·徐州检测)下列关于单摆的说法，正 确的是( ) A．单摆摆球从平衡位置运动到正向最大位 移处时的位移为A(A为振幅)，从正向最大位 移处运动到平衡位置时的位移为－A B．单摆摆球的回复力等于摆球所受的合外 力 C．单摆摆球的回复力是摆球重力沿圆弧切 线方向的分力 D．单摆摆球经过平衡位置时加速度为零
• ●新课导入建议
• 1862年，18岁的伽利略离开神学院进入比萨
大学学习医学，他的心中充满着奇妙的幻想 和对自然科学的无穷疑问，一次他在比萨大 学忘掉了向上帝祈祷，双眼注视着天花板上 悬垂下来摇摆不定的挂灯，右手按着左手的 脉搏，口中默默地数着数字，他发现挂灯每
• ●教学流程设计
课
标 解 读
• 【问题导思】 • 1．单摆的受力有何特点？ • 2．在什么情况下单摆的摆动可看成简谐运 动？
• 1．单摆的回复力 • 如图11-4-2所示，重力 G沿圆弧切线方向的分力 G1＝mgsin θ是沿摆球运 动方向的力，正是这个 力提供了使摆球振动的 回复力：F＝G1＝mgsin θ.
2．单摆做简谐运动的推证 x 在偏角很小时，sin θ ≈ ，又因 回复力 F ＝ mgsin l mg θ ，所以单摆的回复力为 F＝－ x(式中 x 表示摆球偏 l 离平衡位置的位移，l 表示单摆的摆长，负号表示回复力 F 与位移 x 的方向相反)，由此知回复力符合 F＝－kx， 单摆做简谐运动．
2．思考判断 (1)制作单摆的细线弹性越大越好．(×) (2)制作单摆的细线越短越好．(×) (3)制作单摆的摆球越大越好．(×)
• 3．探究交流 • 单摆的回复力是由摆球所受的合外力提供的 吗？ • 【提示】 单摆的回复力是由摆球的重力沿 切线方向的分力提供，沿半径方向的合力提 供向心力.
• 1.基本知识 • (1)探究单摆的振幅、质量、摆长对周期的影 响 控制变量 • ①探究方法： 法． 无关 • ②实验结论 很小 • a．质量与周期：单摆振动的周期与摆球质 越大 量______． 越小 • b．振幅与周期：振幅 _______时周期与振幅 无关．
．可见，只要测出
摆长 和
周期 ，就可测出当地的重力加速
• • • •
2．思考判断 (1)单摆的振幅越大周期越大．(×) (2)单摆的周期与摆球的质量无关．(√) (3)摆长应是从悬点到摆球球心的距离．(√)
• 3．探究交流 • 摆钟的结构如图11-4-1所 示，发现它走时不准时， 为什么要调整摆锤下面的 螺母？ • 【提示】 调整摆锤下面 的螺母，以改变摆的摆长 ，从而改变摆的周期，以 调整摆的走时快慢．
• ●课标解读 • 1．知道什么是单摆及单摆做简谐运动的条 件． • 2．会分析单摆做简谐运动的回复力以及摆 球受的合外力． • 3．掌握单摆做简谐运动的周期公式，并能 求常见情况下单摆的周期． • 4．会用单摆的周期公式测重力加速度，会 进行实验数据的处理和误差分析．
• ●教学地位 • 单摆是简谐运动的又一实例，既是本章重点 又是高考热点，本节重点是单摆周期公式及 其应用．
• • • • •
【审题指导】 解答本题时把握以下几点： (1)明确单摆的受力特点． (2)明确平衡位置的概念． (3)明确回复力的概念． (4)根据振幅的概念，找出单摆的振幅．
• 【解析】 简谐运动中的位移是以平衡位置 作为起点，摆球在正向最大位移处时位移为 A，在平衡位置时位移应为零．摆球的回复 力由合外力沿圆弧切线方向的分力(等于重力 沿圆弧切线方向的分力)提供，合外力在摆线 方向的分力提供向心力，摆球经最低点(振动 的平衡位置)时回复力为零，但向心力不为零 ，所以合外力不为零，摆球到最高点时，向 心力为零，回复力最大，合外力也不为零． 故应选C. • 【答案】 C
重 点 难 点
1.知道什么是单摆及
单摆做简谐运动的条
件. 2.会分析单摆做简谐 运动的回复力以及摆 球所受的合外力. 3.知道单摆的周期跟
1.单摆回复力的来源 及单摆满足简谐运动
的条件．(重点)
2.通过定性分析、实
验、数据分析得出单
摆周期公式．(重点)
• 1.基本知识 • (1)单摆 伸缩 和 质量 可以忽略 • 如果悬挂小球的细线的 直径 ，线长又比球的 大得多，这样的装置 叫做单摆．单摆是实际摆的 的物理模 理想化 型．
• 1．下列有关单摆的运动的说法中正确的是( ) • A．单摆做简谐运动的回复力是重力和绳的 拉力的合力 • B．单摆做简谐运动的平衡位置合力不为零 • C．单摆做简谐运动的振幅等于摆动中最高 点与最低点的高度差 • D．两次相邻的经过平衡位置的时间为单摆 的一个周期
• 【解析】 单摆做简谐运动的回复力由重力 沿圆弧切线方向的分力提供，A错．单摆做 简谐运动的平衡位置回复力为零，但合力指 向圆心，不为零，B对．单摆做简谐运动的 振幅等于摆动中最高点与最低点的距离，C 错．两次相邻的经过平衡位置的时间为单摆 的一个周期的二分之一，D错． • 【答案】 B
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(2)周期公式
l 2π g ． ①公式：T＝_________
• ②单摆的等时性：单摆的周期与振幅无关的 性质． • (3)应用 • ①计时器 摆长 • a．原理：单摆的等时性． • b．校准：调节 可调节钟表的 快慢．
②测重力加速度： 由 T＝2π 单摆的 度． l 得 g＝ g
4π 2l T2
•4
单摆
课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学
• ●课标要求 • 1．知道什么是单摆，理解在什么情况下 单摆的振动是简谐运动． • 2．知道单摆的周期跟哪些因素有关，理 解单摆周期公式． • 3．知道用单摆可测定重力加速度．
当 堂 双 基 达 标
课 后 知 能 检 测
• (2)单摆的回复力 切线 • ①回复力的提供：摆球的重力沿 方向 的分力． 正比 平衡位置 • ②回复力的特点：在偏角很小时，单摆所受 的回复力与它偏离平衡位置的位移成 简谐 ，方向总指向 __________． 正弦 • ③运动规律：单摆在偏角很小时做 运动，其振动图象遵循 函数规律 ．
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(2013·徐州检测)下列关于单摆的说法，正 确的是( ) A．单摆摆球从平衡位置运动到正向最大位 移处时的位移为A(A为振幅)，从正向最大位 移处运动到平衡位置时的位移为－A B．单摆摆球的回复力等于摆球所受的合外 力 C．单摆摆球的回复力是摆球重力沿圆弧切 线方向的分力 D．单摆摆球经过平衡位置时加速度为零
• ●新课导入建议
• 1862年，18岁的伽利略离开神学院进入比萨
大学学习医学，他的心中充满着奇妙的幻想 和对自然科学的无穷疑问，一次他在比萨大 学忘掉了向上帝祈祷，双眼注视着天花板上 悬垂下来摇摆不定的挂灯，右手按着左手的 脉搏，口中默默地数着数字，他发现挂灯每
• ●教学流程设计
课
标 解 读
• 【问题导思】 • 1．单摆的受力有何特点？ • 2．在什么情况下单摆的摆动可看成简谐运 动？
• 1．单摆的回复力 • 如图11-4-2所示，重力 G沿圆弧切线方向的分力 G1＝mgsin θ是沿摆球运 动方向的力，正是这个 力提供了使摆球振动的 回复力：F＝G1＝mgsin θ.
2．单摆做简谐运动的推证 x 在偏角很小时，sin θ ≈ ，又因 回复力 F ＝ mgsin l mg θ ，所以单摆的回复力为 F＝－ x(式中 x 表示摆球偏 l 离平衡位置的位移，l 表示单摆的摆长，负号表示回复力 F 与位移 x 的方向相反)，由此知回复力符合 F＝－kx， 单摆做简谐运动．
2．思考判断 (1)制作单摆的细线弹性越大越好．(×) (2)制作单摆的细线越短越好．(×) (3)制作单摆的摆球越大越好．(×)
• 3．探究交流 • 单摆的回复力是由摆球所受的合外力提供的 吗？ • 【提示】 单摆的回复力是由摆球的重力沿 切线方向的分力提供，沿半径方向的合力提 供向心力.
• 1.基本知识 • (1)探究单摆的振幅、质量、摆长对周期的影 响 控制变量 • ①探究方法： 法． 无关 • ②实验结论 很小 • a．质量与周期：单摆振动的周期与摆球质 越大 量______． 越小 • b．振幅与周期：振幅 _______时周期与振幅 无关．
．可见，只要测出
摆长 和
周期 ，就可测出当地的重力加速
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2．思考判断 (1)单摆的振幅越大周期越大．(×) (2)单摆的周期与摆球的质量无关．(√) (3)摆长应是从悬点到摆球球心的距离．(√)
• 3．探究交流 • 摆钟的结构如图11-4-1所 示，发现它走时不准时， 为什么要调整摆锤下面的 螺母？ • 【提示】 调整摆锤下面 的螺母，以改变摆的摆长 ，从而改变摆的周期，以 调整摆的走时快慢．
• ●课标解读 • 1．知道什么是单摆及单摆做简谐运动的条 件． • 2．会分析单摆做简谐运动的回复力以及摆 球受的合外力． • 3．掌握单摆做简谐运动的周期公式，并能 求常见情况下单摆的周期． • 4．会用单摆的周期公式测重力加速度，会 进行实验数据的处理和误差分析．
• ●教学地位 • 单摆是简谐运动的又一实例，既是本章重点 又是高考热点，本节重点是单摆周期公式及 其应用．
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【审题指导】 解答本题时把握以下几点： (1)明确单摆的受力特点． (2)明确平衡位置的概念． (3)明确回复力的概念． (4)根据振幅的概念，找出单摆的振幅．
• 【解析】 简谐运动中的位移是以平衡位置 作为起点，摆球在正向最大位移处时位移为 A，在平衡位置时位移应为零．摆球的回复 力由合外力沿圆弧切线方向的分力(等于重力 沿圆弧切线方向的分力)提供，合外力在摆线 方向的分力提供向心力，摆球经最低点(振动 的平衡位置)时回复力为零，但向心力不为零 ，所以合外力不为零，摆球到最高点时，向 心力为零，回复力最大，合外力也不为零． 故应选C. • 【答案】 C
重 点 难 点
1.知道什么是单摆及
单摆做简谐运动的条
件. 2.会分析单摆做简谐 运动的回复力以及摆 球所受的合外力. 3.知道单摆的周期跟
1.单摆回复力的来源 及单摆满足简谐运动
的条件．(重点)
2.通过定性分析、实
验、数据分析得出单
摆周期公式．(重点)
• 1.基本知识 • (1)单摆 伸缩 和 质量 可以忽略 • 如果悬挂小球的细线的 直径 ，线长又比球的 大得多，这样的装置 叫做单摆．单摆是实际摆的 的物理模 理想化 型．
• 1．下列有关单摆的运动的说法中正确的是( ) • A．单摆做简谐运动的回复力是重力和绳的 拉力的合力 • B．单摆做简谐运动的平衡位置合力不为零 • C．单摆做简谐运动的振幅等于摆动中最高 点与最低点的高度差 • D．两次相邻的经过平衡位置的时间为单摆 的一个周期
• 【解析】 单摆做简谐运动的回复力由重力 沿圆弧切线方向的分力提供，A错．单摆做 简谐运动的平衡位置回复力为零，但合力指 向圆心，不为零，B对．单摆做简谐运动的 振幅等于摆动中最高点与最低点的距离，C 错．两次相邻的经过平衡位置的时间为单摆 的一个周期的二分之一，D错． • 【答案】 B
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(2)周期公式
l 2π g ． ①公式：T＝_________
• ②单摆的等时性：单摆的周期与振幅无关的 性质． • (3)应用 • ①计时器 摆长 • a．原理：单摆的等时性． • b．校准：调节 可调节钟表的 快慢．
②测重力加速度： 由 T＝2π 单摆的 度． l 得 g＝ g
4π 2l T2