D.摆角很小时,摆球受的合力的大小跟摆球对平衡位置的位移大小成正比
解析:选A 单摆的回复力不是它的合力,而是重力沿圆弧切线方向的分力;当摆球运动到平衡位置时,回复力为零,但合力不为零,因为小球还有向心力,方向指向悬点(即指向圆心);另外摆球所受的合力与位移大小不成正比,回复力才成正比。
单摆的周期 [自读教材·抓基础]
1.实验探究单摆的周期
(1)探究方法:用控制变量法分别研究可能会影响单摆周期的因素:摆球的质量、摆长和振幅、重力加速度。
(2)实验结论
①单摆周期与摆球质量无关。
②单摆周期与振幅无关。
③单摆的摆长越长,周期越大;摆长越短,周期越小。
2.周期公式
(1)公式:T=2π。
(2)单摆的等时性:单摆的周期与振幅无关。
[跟随名师·解疑难]
1.如何确定"单摆模型"中的摆长?
(1)图132(a)中,甲、乙在垂直纸面方向摆起来效果是相同的,所以甲摆的摆长为lsin α,这就是等效摆长,其周期T=2π 。图(b)中,乙在垂直纸面方向摆动时,与甲摆等效;乙在纸面内小角度摆动时,与丙摆等效。
图132
(2)如图(c)所示,小球在光滑的半径较大的圆周上做小幅度(θ很小)的圆周运动时,可等效为单摆,小球在A、B间做简谐运动,周期T=2π 。
(3)圆锥摆
如图133所示,用细线悬吊小球,使小球在水平面内做匀速圆周运动,即细线所扫过的面为圆锥面,通常我们称为圆锥摆,实质上圆锥摆中的小球不是振动,而是匀速圆周运动