单摆及单摆的回复力 1.运动特点
(1)摆线以悬点为圆心做变速圆周运动,因此在运动过程中只要速度v≠0,半径方向都受向心力.
(2)摆线同时以平衡位置为中心做往复运动,因此在运动过程中只要不在平衡位置,轨迹的切线方向都受回复力.
2.摆球的受力
(1)任意位置
如图所示,G2=Gcos θ,F-G2的作用就是提供摆球绕O′做变速圆周运动的向心力;G1=Gsin θ的作用是提供摆球以O为中心做往复运动的回复力.
(2)平衡位置
摆球经过平衡位置时,G2=G,G1=0,此时F应大于G,F-G提供向心力,因此,在平衡位置,回复力F回=0,与G1=0相符.
(3)单摆的简谐运动
在θ很小时(理论值为<5°),sin θ≈tan θ=,
G1=Gsin θ=x,
G1方向与摆球位移方向相反,所以有回复力
F回=G1=-x=-kx(k=).
因此,在摆角θ很小时,单摆做简谐运动.
【例1】 下列关于单摆的说法,正确的是( )