2017-2018学年人教版选修3-4 第十一章 第4节 单 摆 学案
2017-2018学年人教版选修3-4    第十一章 第4节 单 摆  学案第3页

  直于纸面的小角度摆动,丙图中球在纸面内做小角度摆动,O′为垂直纸面的钉子,而且OO′=l,求各摆的周期。

  

  甲:等效摆长l′=lsin α,T甲=2π 。

  乙:等效摆长l′=lsin α+l,T乙=2π 。

  丙:摆线摆到竖直位置时,圆心就由O变为O′,摆球振动时,半个周期摆长为l,另半个周期摆长为(l-),即为l,则单摆丙的周期为T丙=π +π 。

  (2)等效重力加速度g不一定等于9.8 m/s2

  g由单摆所在的空间位置决定。由g=G知,g随所在地球表面的位置和高度的变化而变化,而且纬度越低,高度越高,g的值就越小,另外,在不同星球上g也不同。

  g还由单摆系统的运动状态决定,如单摆处在向上加速的升降机中,设加速度为a,则摆球处于超重状态,沿轨迹圆弧的切向分力变大,则重力加速度的等效值g′=g+a,若升降机加速下降,则g′=g-a。单摆若在轨道上运行的卫星内,摆球完全失重,回复力为零,等效值g′=0,摆球不摆动了,周期无穷大。

  [试身手]

  2.甲、乙两个单摆摆长相等,将两个单摆的摆球由平衡位置拉开,使摆角α甲>α乙(α甲、α乙都小于5°),在同一地点由静止开始同时释放,则(  )

  A.甲先到达平衡位置 B.乙先到达平衡位置

  C.甲、乙同时到达平衡位置 D.无法判断

  解析:选C 由单摆的周期公式T=2π,可知周期T只与l、g有关,当在同一地点释放时,周期只与摆长有关,故甲、乙同时到达平衡位置,C正确。

探究单摆周期与摆长的关系   [探新知·基础练]

1.实验原理图