与摆球质量m的比值。
类型一 单摆的回复力
【例1】 对于单摆的振动,以下说法中正确的是( )。
A.单摆振动时,摆球受到的向心力大小处处相等
B.单摆运动的回复力就是摆球受到的合力
C.摆球经过平衡位置时所受回复力为零
D.摆球经过平衡位置时所受合外力为零
解析:该题考查单摆做简谐运动时的回复力。单摆振动过程中受到重力和绳子拉力的作用,把重力沿切向和径向分解,其切向分力提供回复力,绳子拉力与重力的径向分力的合力提供向心力,向心力大小为x,可见最大偏角处向心力为零,平衡位置处向心力最大,而回复力在最大偏角处最大,平衡位置处为零。故选项C正确。
答案:C
题后反思:回复力和向心力都是按效果命名的,一定要清楚它们的来源。回复力是沿振动方向上的合力,而不是物体受到的合力。
类型二 单摆周期公式的理解及应用
【例2】 有一单摆,其摆长l=1.02 m,摆球的质量m=0.10 kg,已知单摆做简谐运动,单摆振动30次用的时间t=60.8 s,试求:
(1)当地的重力加速度是多大?
(2)如果将这个摆改为秒摆,摆长应怎样改变?改变多少?
点拨:该题考查了单摆周期公式的应用,可以利用单摆的周期公式求重力加速度,也可以通过改变摆长从而改变周期。
解析:(1)当单摆做简谐运动时,其周期公式T=2π,由此可得g=,只要求出T值代入即可。
因为T== s=2.027 s
所以g== m/s2=9.79 m/s2
(2)秒摆的周期是2 s,设其摆长为l0,由于在同一地点重力加速度是不变的,根据单摆的振动规律有