B.单摆运动的回复力是重力沿圆弧切线方向的一个分力
C.单摆过平衡位置的合力为零
D.单摆运动的回复力是摆线拉力的一个分力
解析:单摆运动是在一段圆弧上运动,因此单摆运动过程不仅有回复力,而且有向心力,即单摆运动的合外力不仅要提供回复力,而且要提供向心力,故选项A错误.单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向的一个分力,而不是摆线拉力的分力,故选项B正确,D错误.单摆过平衡位置时,回复力为零,向心力最大,故其合外力不为零,所以选项C错误.
答案:B
【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?
解析:(1)当单摆做简谐运动时,其周期公式
T=2π,由此可得g=4π2l/T2,只要求出T值代入即可.
因为T=s=2.027 s,所以g=4π2l/T2=(4×3.142×1.02)/2.0272 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:
,故有:l0=m=0.993 m.其摆长要缩短Δl=l-l0=1.02 m-0.993 m=0.027 m.
答案:(1)9.79 m/s2 (2)其摆长要缩短0.027 m
【例3】 在"用单摆测定重力加速度"的实验中,有如下器材供选用,为使实验误差小,请把应选用的器材填在横线上_____________.(填字母)
A.半径为1 cm带小孔的实心木球 B.半径为1 cm带小孔的实心铅球
C.长约10 cm的细线 D.长约1 m的细线
E.时钟 F.秒表
G.最小刻度为mm的米尺 H.游标卡尺
I.带夹子的铁架台 J.附砝码的天平
解析:单摆振动时,要求空气阻力远小于摆球的重力,这样,在摆球外形一样大小时,摆球密度越大,越是符合这种要求,故选用小铅球而不选木球,即选B.又因要求单摆接近理想模型,即用无质量不可伸缩的线拴一质点,所以线的长度应远大于摆球直径,故选长1 m的而不用长0.1 m的细线,即选D.计时时,使用秒表方便,故选F.米尺用于测摆线的长度,游标卡尺测摆球直径,故选G、H.本实验中不需要测质量,但必须将小球悬挂,故选I.
答案:B、D、F、G、H、I
课堂练习:
1.如图1-3-1所示,摆长为l的单摆安置在倾角为α的光滑斜面上,设重力加速度为g,这个单摆的回复力等于_____________.