θ≈sinθ≈tanθ在物理中的应用(高一、高二、高三)

当θ很小时,θ≈sinθ≈tanθ.这个近似式在物理中有很多用途.1.推导公式(1)单摆周期单摆是用一根不计质量,不计伸缩的细线系一个可视为质点的小球.如图1所示,设摆球的质量为m,摆长为l,最大摆角α≤5°.摆球所受的回复力是重力的切向分力,即     

两种计算单摆周期误差方法的比较

本文探究当单摆摆角大于5°时,若仍视作简谐振动处理取角频率ω2≈sinθ0/θ0的方法,得到单摆周期受振幅影响的关系式,与采用机械能守恒定律推导的结果列表比较两种方法在各种摆角情况下产生的误差,供相关实验时参考。     

切实理解T=2π(L/g)~(1/2)中的g与L的内涵

摆角θ≤5°时,单摆的运动可视为简谐振动。此时的运动周期为T=2πgL。要正确运用此公式求解实际问题,必须切实弄清公式中g、L的实质内涵。1关于“g”的理解T=2πgL中的g与单摆所处的物理环境有关。当单摆处于重力场的惯性参考系中且只受重力和摆线拉力时,公式中的g才是当地的重力加速度,(不同星球表面g的值一般不同)其它情况下,g的值等于摆球不振动时线的拉力与摆球质量m的比值,即mF。此时称g为“等效重力加速度”。1.1单摆处于重力加速度为g0的重力场中①摆球悬挂于相对地面有向上的加速度a的非惯性参考系中,由于摆球超重,摆球相对参考…     

单摆教学中的两个常见问题

1单摆周期与摆角真的无关吗?在计算单摆周期时,若摆幅θ_0较小,可采用一级近似sinθ≈θ,算出的周期为T0=2π2~(l/g),其中l为摆长.若θ_0不够小,就应取二级近似.本文试着导出单摆周期T与摆幅θ_0的关系.分析:不论摆幅多大,单摆摆动过程中机械能守恒,于是可从能量表达式求出角速     

正釜T=2π(l/g)~(1/2)中的g与l的内涵——与唐红鹰老师商榷

贵刊2005年第10期刊登唐红鹰老师“切实理解T=2πl/g中的g与l的内涵”一文,笔者认为该文对“g”和“l”的理解欠妥,必须正釜。11.1理解推“导g”T与=“l2”π的内涵l/g如图1所示,摆球的质量为m,摆线的长为l,摆角θ≤5°,单摆的运动视为简谐运动,其振动表达式为:x=Acos(ωt+φ)。(1)对(1)式求二阶导数得ddxt22+ω2x=0,即a+ω2x=0。(2)摆球做简谐运动的回复力是重力沿切线方向的分力G1,即F=G1=-mgsinθ≈-mglx由牛顿第二定律得出单摆做简谐运动的加速度a=-lgx,即a+lgx=0。(3)将(3)式与(2)式比较可得出ω=g/l。周期T=2ωπ=2πl/g。1.2透析…     

探讨2008年高考上海物理试卷中第17题（2）的解答

2008年高考上海物理试卷中第17题（2）如下： 已知单摆在任意偏角口的周期公式可近似为T’=T0[1＋asin^2（θ/2）],式中T0为摆角θ趋近于0°时的周期,a为常数．为了用图像法验证该关系式,需要测量的物理量有——;若某同学在实验中得到了如图1所示的图线,则图像中的横轴表示——．     

影响单摆周期的因素

在偏角很小时,单摆的运动可视为简谐运动,在此基础上得出单摆运动的周期:T=2π(l/g),从而得出影响单摆周期的因素:当地的重力加速度g,摆长l决定,与运动的振幅及摆球的质量无关.但在涉及到电、磁等复合场中运动时。有些同学出现这样或那样的错误.究其原因,是对单摆的周期公式,尤其是公式的来源不明,盲目硬套公式所致.现说明如下: 1.单摆运动的向心力及回复力     

在物理教学中外加力对单摆周期的影响分析

在摆角很小（小于5°）,忽略空气阻力对摆球运动影响的情况下,单摆的振动周期只与摆长（l）及摆球所处位置的重力加速度（g）有关,跟振幅（A）、摆球的质量（m）无关。单摆的周期公式为：T=2π√l/g,公式中的“l”应理解为等效摆长,它是指摆动圆弧的圆心到摆球重心的距离;公式中的“g”应理解为等效重力加速度,实质上就是小球在平衡位置处的等效重力F产生的加速度g,即g=F/m。对于原来只在重力场中做单摆运动的小球来说,如果外加的力不改变小球做单摆运动的回复力大小和方向,那么周期公式中的g不改变,周期T不改变;如果外加的力改变小球做单摆运动的回复力大小和方向,那么周期公式中的g改变,从而使周期T改变。     

T=2π(l/g)~(1/2)在摆线较短时仍可适用吗?

1　问题的提出在单摆的教学中 ,当用公式T =2π lg 来计算实际摆的振动周期时 ,理论上要求摆长应远大于摆球的大小 ,这时摆球可简化为质点 .那么 ,当摆长较短时 ,T =2π lg 是否还适用于实际摆的周期计算呢 ?2　实验探究及数据分析我们和学生一起对上述问题进行了实验探究 ,并对不同摆长下摆球的振动周期进行了测量 .实验摆球为一个质量m =43 .0g ,半径R =1 .1 0cm的小铁球 .摆长l为悬点到球心的距离 ,初始摆角恒定为 1 0°.获得的测量数据如表 1所示 :表 1l/m 1.12 40 1.0 110 0 .8990 0 .842 0 0 .72 80 0 .6114 0 .2 5 2 0 0 .0 83 0T/…     

T=2π√l/g在摆线较短时仍可适用吗?

1问题的提出 在单摆的教学中,当用公式T=2π√l/g来计算实际摆的振动周期时,理论上要求摆长应远大于摆球的大小,这时摆球可简化为质点.那么,当摆长较短时,T=2π√l/g是否还适用于实际摆的周期计算呢?     

单摆周期公式的理解与灵活应用

单摆周期公式T=2π∨l/g有许多扩展应用,学习中要将该公式理解透彻,掌握变形的思路和方法,举一反三,灵活应用,现例析如下: 一、利用等效摆长求周期 例1 如图1所示,悬挂在水平横梁上的双线摆球,摆线长为1,摆线与水平横梁夹角为θ,试确定摆球在平衡位置附近来回振动的周期.     

运用等效思想求异形摆的周期

我们知道:通常的单摆是由一根摆线和一个摆球组成,单摆处于惯性参考系的重力场中,单摆的周期公式T =2π(l/g)~(1/2),l为摆长,g为重力加速度.可是我们还会碰到摆球处于非惯性参考系的复合场中,或出现多线摆、多球摆问     

单摆应用问题归类例析

单摆由一根不可伸长的细线和可视为质点的摆球构成.它是一种抽象的理想化模型.当单摆振动时,其回复力由重力沿圆弧切线方向的分力G1=mgsinθ提供,如图1所示.当单摆的最大摆角θm<10°时,由于sinθ≈x/l(x为摆球偏离平衡位置0的位移,l为摆长),考虑到回复力F的方向与位移x的方向相反,有     

对单摆摆角应小于5°的质疑

单摆在中学物理中具有很重要的地位 .单摆的周期不仅跟重力加速度ｇ ,单摆的绳长ｌ有关 ,还跟摆角α有关 .为了使摆角对周期的影响足够小从而忽略不计 ,无论课文还是实验都强调摆角应小于 5°.5°对单摆来说真的不可逾越 ?对此我提出质疑 .单摆的回复力ｆ=-ｍｇｓｉｎθ,当θ足够小时 (书上强调θ小于 5°) ,可认为ｓｉｎθ =θ ,因而回复力ｆ =-ｍｇθ ,即单摆可以看成是简谐振动 .由此可得单摆的图 1周期公式为Ｔ =2π ｌｇ .以上可做两点说明 :(1 )单摆不是严格的简谐振动 ,看成是简谐振动是一种近似 .(2 )单摆的周期公式Ｔ =2π ｌｇ 是…     

用等效法求单摆的周期公式

单摆是用一根不能伸长的细线,系一个视为质点的摆球构成.在摆角θ≤5°(新教材θ<10°)时,可视为简谐振动.其周期公式用等效法单摆的周期可以广义地表示为 (式中1'为等值摆长,g'为视重加速度).     

单摆周期公式中的g

单摆是一个理想化的模型 ,它做简谐运动时其周期公式 T=2π lg,式中 g是指重力加速度 ,这只是一般情况 .而在很多特定情况下单摆周期公式中的 g已超出了重力加速度这样的理解 ,可以理解为 g′——在某种物理条件下 ,摆球在平衡位置保持静止时摆绳的拉力 F与摆球质量 m的比值 g′=F/ m,此时的单摆周期公式就变成了 T=2 π lg′.下面列举几种较典型的情况加以说明 .情景一　如图 1所示 ,在倾角为 α的光滑斜面上　图 1　　　　　　　图 2　　　　　　图 3钉着一个摆长为 L的单摆 ,求其摆动周期 .分析　摆球受力情况如图 2所示 ,摆球受重力 …     

对“单摆周期公式中的g”的再探讨

贵刊 2 0 0 3年第 6期发表了惠旭光老师题为“单摆周期公式中的 g”一文 ,该文中有这样一段内容 :“单摆是一个理想化的模型 ,它做简谐运动时 ,其周期公式 T=2 π Lg,式中的 g是表示重力加速度 ,这只是一般情况 .而在很多特定情况下单摆周期公式中的 g已超出了重力加速度这样的理解 ,可以理解为 g′——在某中物理条件下 ,摆球在平衡位置保持静止时 ,摆绳的拉力 F与摆球的质量 m的比值 g′= Fm,此时单摆周期公式就变为成了 T=2 π Lg′.”笔者对惠老师这一求单摆周期的思想表示欣赏 ,但对这一思想中求 g′的方法持有异议 .例如 :例 1　如…     

7 用单摆测定重力加速度

[实验目的]1.利用单摆测定当地的重力加速度.2.巩固和加深对单摆周期公式的理解.[实验原理]单摆在偏角很小(小于5°)时的摆动,可以看成是简谐运动.其固有周期为T=2π(l/g)~(1/2),由此可得g=4π~2l/T~2.据此,只要测出摆长l和周期T,即可计算出当地的重力加速度值.[实验器材]铁架台及铁夹;中心有小孔的金属小球;约1m的细线;秒表;刻度尺.[实验步骤]1.在细线的一端打一个比小球上的孔径稍大些的结,将细线穿过球上的小孔,制成一个单摆.     

关于单摆周期公式的一个错误认识

一、问题有一个利用单摆周期公式测重力加速度的题目常被作为设计性实验的例子 .下面给出该题目和解答 .题目　某单摆的摆球是一个极不规则的重物 ,你能否在仅有一块秒表和一根米尺的条件下 ,设计出一个简便易行的方法测量当地的重力加速度 g?写出主要实验步骤 ,并写出计算重力加速度 g的表达式 .解析　本题的难点是无法直接测出摆长——悬挂点到摆球重心的距离 .可采用二次测量法来克服这一困难 .当摆线长为 l1时 ,测出图 1摆动周期 T1,设摆线在物体上的连结点到物体重心的距离为 a,如图 1所示 ,则摆长为L=l1 a,由单摆周期公式 T=2 π Lg…     

对公式T=2π(l/g)～(1/2)的诠释

单摆也叫做“数学摆”.在细线一端拴一小球 ,另一端固定在悬点上 ,如果线的伸缩和质量可以忽略 ,球的直径比线长短得多 ,就组成了一个单摆 .若空气阻力不计 ,摆角θ<5°,单摆的运动就是简谐运动 .由此可见 ,构成单摆必须满足的三个条件是 :(1 )摆球线度比摆线长度短得多 ;(2 )摆线质量可以忽略 ;(3 )摆线的伸缩可以忽略 .单摆做简谐运动必须满足的三个条件是 :(4 )空气阻力可以忽略 ;(5)摆动角度小于 5°;(6)单摆在同一竖直面内摆动 .设悬点到球心相距 l,重力加速度为 g,摆球质量为 m,摆角为 θ.二、单摆在各种情况下的周期1 .摆球线度不能…