1.单摆
(1)单摆是实际摆的理想化模型。
(2)实际摆看做单摆的条件
①摆线的形变量与摆线长度相比可忽略;
②摆线的质量与摆球质量相比可忽略;
③摆球的直径与摆线长度相比可忽略;
④空气阻力与摆球的重力及绳的拉力相比可忽略。
2.单摆的回复力
如图所示,重力G沿圆弧切线方向的分力G2是摆球沿运动方向的合力,正是这个力提供了使摆球做简谐运动的回复力:F=G2=mgsinθ。
3.单摆的运动特点
(1)摆球以悬点为圆心做变速圆周运动,因此在运动过程中只要速度v≠0,半径方向都受向心力(最高点其向心力为零)。向心力由细线的拉力和重力沿细线方向的分力的合力提供。
(2)摆球同时在平衡位置附近做往复运动,因此在运动过程中只要不在平衡位置,轨迹的切线方向都受回复力。
4.单摆做简谐运动的推证
在θ很小时(理论值为≤5°),sinθ≈θ≈。G2=Gsinθ=x,G2方向与摆球位移方向相反,所以有回复力F回=-x=-kx。因此,在摆角θ很小时,单摆做简谐运动。
例1 (多选)关于单摆,下列说法中正确的是( )