20xx滬科版高中物理選修（3-5）12-13《探究擺鐘的物理原理 探究單擺振動的周期》(文件)
【正文】 和回復力的方向后 ， 有 F＝－ mg (“ － ” 表示回復力 F與位移x的方向相反 )， m是小球的質(zhì)量 ， l是擺長 ， g是重力加速度 ， 它們都有確定的數(shù)值 ， 可以用一個常數(shù) k來 OPl OPxl表示 ， 則上式又可以寫成 F＝－ kx， 也就是說 ， 在擺角很小時 ， 小球所受到的回復力跟位移大小成正比而方向相反 ， 所以小球做簡諧運動 . 要點提煉 (1)模型：擺線是 伸長 ， 且沒有 的細線 ， 擺球是沒有 只有質(zhì)量的質(zhì)點 ， 這樣的裝置叫單擺 ， 它是實際擺的理想化模型 . (2)實際擺看作單擺的條件： ① 擺線的形變量與擺線的長度相比 ， 擺線的質(zhì)量與擺球的質(zhì)量相比 ， 這時可把擺線看成是不可伸長 ， 且沒有質(zhì)量的細線 . 不可 質(zhì)量 大小 小得多 小得多 ② 擺球直徑的大小與擺線長度相比 ， 這時可把擺球看成是沒有大小只有質(zhì)量的質(zhì)點 . (1)回復力的提供：擺球的重力沿 方向的分力 . (2)回復力的特點：在擺角很小時 ， F＝ . (3)運動規(guī)律：在擺角很小時做 運動 ， 其振動圖像遵循 函數(shù)規(guī)律 . 小得多 圓弧切線 － x mgl 簡諧 正弦 單擺經(jīng)過平衡位置時 ， 合外力為零嗎 ？ 答案 不為零 .單擺振動的回復力是重力在切線方向的分力 ， 或者說是擺球所受合外力在切線方向的分力 .擺球所受的合外力在法線方向 (擺線方向 )的分力作為擺球做圓周運動的向心力 ， 所以并不是合外力完全用來提供回復力的 .因此擺球經(jīng)過平衡位置時 ， 只是回復力為零 ， 而不是合外力為零 (此時合外力提供擺球做圓周運動的向心力 ). 延伸思考 例 1 對于單擺的振動 ， 以下說法中正確的是 ( ) ， 擺球受到的向心力大小處處相等 解析 單擺振動過程中受到重力和細線拉力的作用 ，把重力沿切向和徑向分解 ， 其切向分力提供回復力 ，細線拉力與重力的徑向分力的合力提供向心力 ， 向心力大小為 mv2/l， 可見最大擺角處向心力為零 ， 平衡位置處向心力最大 ， 而回復力在最大擺角處最大 ， 平衡位置處為零 ， 故應選 C. 答案 C 問題設計 二、研究振動的步調(diào)問題 2所示 ， 在鐵架臺上懸掛兩個相同的單擺 ， 將兩個擺球拉離平衡位置且保證擺角相同 ， 然 后同時放開 ， 可觀察到什么現(xiàn)象 ？ 圖 2 答案 它們的運動總是一致的 ， 也可以說是步 調(diào)一致 ， 即同時沿相同方向經(jīng)過平衡位置 ， 并同時達到同一側(cè)最大位移處 . 3所示 ， 再將兩個擺球拉開相同的擺角 ， 先放開一個 ， 等它擺到另一邊最大位移處時 ， 再放開第二個 ， 又可觀察到什么現(xiàn)象 ？ 圖 3 答案 它們的運動總是相反的，也可以說是步 調(diào)相反，即同時沿相反
教學課件相關推薦
鄂ICP備17016276號-1