为F=-x(式中x表示摆球偏离平衡位置的位移,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。
[试身手]
1.(多选)制作一个单摆,合理的做法是( )
A.摆线细而长 B.摆球小而不太重
C.摆球外表面光滑且密度大 D.端点固定且不松动
解析:选ACD 根据构成单摆的条件判断,易知A、C、D正确。
单摆的周期 [探新知·基础练]
1.探究单摆的振幅、位置、摆长对周期的影响
(1)探究方法:控制变量法。
(2)实验结论:
①单摆振动的周期与摆球质量无关;
②振幅较小时周期与振幅无关;
③摆长越长,周期越长;摆长越短,周期越短。
2.周期公式
荷兰物理学家惠更斯发现单摆的周期T与摆长l的二次方根成正比,与当地的重力加速度g的二次方根成反比,他确定周期公式为:T=2π。
[辨是非](对的划"√",错的划"×")
1.荷兰物理学家惠更斯发现单摆振动的周期与振幅无关。(×)
2.单摆在振幅较小时周期较大。(×)
3.单摆的周期公式都可以用T=2π求解。(×)
[释疑难·对点练]
1.对周期T的理解
(1)单摆的周期T=2π为单摆的固有周期,相应地f=为单摆的固有频率。
(2)单摆的周期公式在最大偏角小于5°时成立。
(3)周期为2 s的单摆叫秒摆。
2.对单摆周期公式中摆长l和重力加速度g的理解
(1)l为单摆的摆长:因为实际的单摆摆球不可能是质点,所以摆长是指从悬点到摆球重心的长度,对于不规则的摆动物体或复合物体,摆长l是指摆动圆弧的圆心到摆球重心的距离,而不一定为摆线的长。如图所示,摆球可视为质点,各段绳长均为l,甲、乙摆球做