2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-4学案:第1章 第2讲 单摆
2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-4学案:第1章 第2讲 单摆第3页

  A.摆球受到的回复力方向总是指向平衡位置

  B.摆球受到的回复力是它的合力

  C.摆球经过平衡位置时,所受的合力为零

  D.摆角很小时,摆球受的合力的大小跟摆球相对平衡位置的位移大小成正比

  解析 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,故A正确.

  答案 A

  二、单摆做简谐运动的周期

  1.伽利略发现了单摆运动的等时性,惠更斯得出了单摆的周期公式并发明了摆钟.

  2.单摆的周期公式:T=2π.

  3.对周期公式的理解

  (1)单摆的周期公式在单摆偏角很小时成立(偏角为5°时,由周期公式算出的周期和精确值相差0.01%).

  (2)公式中l是摆长,即悬点到摆球球心的距离l=l线+r球.如是双线摆,则公式中l应为等效摆长:如图3所示,图中甲、乙在垂直纸面方向摆起来的效果是相同的,所以甲摆的摆长为lsin α,这就是等效摆长,所以其周期为T=2π.

  

  图3

  (3)公式中g是单摆所在地的重力加速度,由单摆所在的空间位置决定.

  (4)周期T只与l和g有关,与摆球质量m及振幅无关.所以单摆的周期也叫固有周期.

  【例2】 在"探究单摆的周期和摆长的关系"实验中.

  (1)下列说法正确的是________.

  A.悬线越短越好

  B.悬线上端固定且摆角要小

  C.摆球应在竖直平面内摆动

  D.摆球摆至最高点时开始计时

(2)以摆球通过平衡位置时开始计时,用停表记下摆球通过平衡位置n次所用的时间t,则单摆周期T=____________;用米尺量出悬线的长度l0,用游标卡尺量出摆球的直径d