2017-2018学年高中物理科教版选修3-4:第一章 第2节 单摆
2017-2018学年高中物理科教版选修3-4:第一章 第2节 单摆第3页

  C.摆球受的回复力最大时,摆线中的张力大小比摆球的重力大

  D.摆球受的向心力最大时,摆球的加速度方向沿摆球的运动方向

  解析:选B 单摆在运动过程中,摆球受重力和摆线的拉力作用,故A错。重力垂直于摆线的分力提供回复力。当回复力最大时,摆球在最大位移处,速度为零,向心力为零,拉力等于重力沿摆线的分力大小,则拉力小于重力;在平衡位置处,回复力为零,速度最大,向心力最大,摆球的加速度方向沿摆线指向悬点,故C、D错,B对。

  

单摆做简谐运动的周期   

  [自读教材·抓基础]

  1.影响单摆周期的因素

  实验表明,单摆振动的周期与摆球质量无关,在振幅较小时与振幅无关,但与摆长有关,摆长越长,周期越长。

  2.单摆的周期公式

  (1)探究单摆周期与摆长的关系:

  ①制作单摆:

  ②测量:用停表测出单摆做30~50次全振动的时间,计算周期T;用游标卡尺测量摆球直径,用米尺测出摆线长度,求出单摆摆长l;改变摆长,得到多组数据。

  ③数据处理:猜测T与l的关系可能,作出T2-l图像,确定关系。

  (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,与重力加速度g的二次方根成反比,他确定为:T=2π。

  (3)影响单摆周期的相关因素:

  由单摆的周期公式可知,单摆做简谐运动(摆角小于5°)的周期只与摆长l和当地的重力加速度g有关,而与振幅和摆球的质量无关,故又叫做单摆的固有周期。

  

  [跟随名师·解疑难]

  1.摆长l

  (1)实际的单摆摆球不可能是质点,所以摆长应是从悬点到摆球球心的长度:即l=l′+,l′为摆线长,d为摆球直径。

(2)等效摆长:图1-2-2(a)中甲、乙在垂直纸面方向摆起来效果是相同的,所以甲摆