决定单摆周期因素的直观演示

高中《物理》(实验修订本·必修 )第一册 16 9面(图 9- 2 0 )中用停表测量单摆周期来验证单摆的周期与摆球质量、振幅、摆长的关系 ,虽然精确但不直观 ,用下述方法可做直观演示 .一、验证单摆的周期与摆球质量无关取体积相等的金属球和橡胶球 (保证两球的质量图 1不相等 )各 1个 ,调整摆线的长度使两单摆的摆长相等 (约6 0 cm) ,再调节铁架台使两摆球处在同一高度 .把两铁架台分开相距约 2 0 cm,将两摆球拉离平衡位置且处在同一高度 (振幅相等 )处 ,如图 1所示 .将两摆球同时放手 ,比较两单摆的振动 ,发现两摆球总是同时回到出发点 ,这说明…     

单摆振动的回复力

物体产生振动的首要条件是离开平衡位置时就受到回复力的作用 .回复力是以效果命图 1名的力 .由于受现行高一《物理》教材第 133面 ,如图 1所示的影响 ,不少学生将单摆做简谐运动的回复力理解为摆球所受的重力和悬绳拉力的合力 ,这是不正确的 .单摆在摆动过程中 ,摆球要受两个力的作用 ,即重力 G和悬线的拉力 T,如图 1所示 .它在做变速率圆周运动 ,变速率圆周运动既有法向加速度 ,又有切向加速度 .由牛顿第二定律可知 ,单摆所受的合力可分解为沿法向和切向的两个分力 .法向力使单摆改变运动方向产生向心加速度 ,切向力使单摆沿圆周运动的切…     

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 …     

“变形单摆”教学的关键是抓其实质

变形单摆种类繁多 ,但由单摆周期公式 T= 2 π L / g知 ,一般的变形单摆实质上是改变摆长 (包括隐形摆长 ) ,或者改变重力加速度 ,当然也可以是同时改变摆长和重力加速度的情形 .抓住了这一点 ,就能解决复杂的变形单摆问题 .一、改变摆长的变形单摆1 .单线摆摆长的改变例 1　如图 1所示 ,长为 L的单摆 ,周期为图 1T0 .如果在悬点 O正下方的 B点固定一个光滑的钉子 (悬点 O到 B点的距离为 L/ 4 ) ,使摆球 A通过最低点向左摆动 ,悬线被钉子挡住成为一个新的单摆 .则这个单摆的振动周期是多大 ?(已知摆角 θ<5°)解　其周期应是摆长为 L的…     

从定义概念入手 探究机械波的物理含义

例1如图1、图2所示为一单摆及其振动图像,由图回答:(1)单摆的振幅为__,频率为__,摆长为__;一周期内位移x(F回、a、Ep)最大的时刻为__.(2)若摆球从E指向G为正方向,a为最大摆角,则图形中O、A、B、C点分别对应单摆中的__点.一周期内加速度为正且减小,并与速     

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     

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…     

到底哪种摆绳容易断

题目．一根长为L的细绳一端系一个质量为m的小球,另一端固定,若使小球一次做单摆振动,另一次做圆锥摆运动,单摆振动时的最大摆角和圆锥运动时的偏角均为a．如图1中（甲）、（乙）所示,试分析：哪种情况下摆绳容易断.     

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.     

摆球的加速度如何变化？

我在一次关于单摆问题的教学中 ,曾给学生们出过这样一道题目 :如图 1所示的单摆 ,将摆线拉直并与竖直方向成一定角度α0 (α0 <90°)后 ,静止释放小球 ,在摆球摆至最低点的过程中 ,摆球加速度大小的变化情况可能是 :图 1(Ａ)逐渐增大 .(Ｂ)逐渐减小 .(Ｃ)先减小后增大 .(Ｄ)先增大后减小 .不少学生错选或漏选了答案 ,那么 ,该题究竟应选什么答案呢 ?我们不妨先做如下讨论后再作定论 .设单摆的摆长为ｌ,摆球的质量为ｍ ,当摆线摆至与竖直方向夹角为α(α <α0 )时 ,摆球速度为ｖ,则由机械能守恒定律得 :12 ｍｖ2 =ｍｇｌ(ｃｏｓα -ｃｏｓα…     

用“等效法”求重力场、电场叠加区域内几种单摆的周期

一、重力场中单摆的特点1.构成如图1所示,长度为L摆长、不可伸长的轻绳下端悬挂一半径为r小球,且L摆长r,便可构成单摆.2.单摆的受力特点如图2所示,单摆摆动过程中,摆球始终会受竖直向下的重力和沿着细绳方向且指向悬点的拉力F T.3.单摆的周期     

单摆及相关力学问题赏析

单摆问题不仅有丰富的内涵,而且应用情况复杂多变,既有力学知识的延伸、再现,又有力学规律的深化、综合,是重点,也是难点. 例1细长轻绳下端拴一小球构成单摆,在悬挂点正下方1/2摆长处有一个能挡住摆线的钉子A,如图1所示.现将单摆向左方拉开一个小角度, 然后无初速度释放,对于以后的运动, 下列说法正确的是( ). A.摆球往返运动一次的周期比无钉子时的周期小B.摆球在左、右两侧上升的最大     

大偏角单摆运动的变化规律

众所周知 :单摆在摆角小于 5°时的运动可视为简谐运动 .如果偏角较大情况又是如何呢 ?设有一单摆 ,由不可伸长的长为l的细线 (质量不计 )和一端系一质量为m的小球组成 .把摆线的另一端系在O点 ,将摆球由平衡位置B拉至A点 ,使摆线水平 ,如图 1所示 ,然后释放摆球 ,下面我们分析摆球由A至B的运动过程中 (忽略空气阻力 )有关物理量的变化规律 .1　细线的拉力和小球的加速度的变化规律摆球在摆动过程中受到重力mg和细线拉力T的作用 ,其中重力是恒力而细线的拉力T在运动过程中是变化的 .当摆球在A点时 ,T =0 .当球摆到某一位置C点时 ,球所做…     

对单摆周期测定值误差的诠释

高中《物理》第一册(必修)第1 69面下的注释为:“由单摆周期公式算出的周期与实际测定值之间的误差,随着偏角的增大而增大.偏角为5°时误差为0 .0 1 % ,7°时为0 .1 % ,1 5°时为0 .5% ,2 3°时为1 % .”这些测定值是如何得到的?为此,必须弄清单摆周期公式的推导过程和推导条件,进而修正其近似级别.现讨论如下:一、周期T =2πlg 的单摆的物理模型如图1所示,单摆摆动的动力学方程为图1md2 sdt2 =-mgsinθ.　①其中m为摆球的质量,s为摆球的位移,摆角为θ.若设摆长为l,则s=lθ.令ω0 2 =gl,将上式代入①式,得d2 θdt2 =-ω0 2 sinθ.②用麦克…     

四类单摆的振动周期

1．常规单摆如图1所永,设摆球的质量为m,摆长（摆线长和摆球半径之和）为l,当地的重力加速度为g,单摆做小幅振动,     

单摆振动回复力教学的再补充

贵刊在 2 0 0 1年第 4期上 ,刊登了周老师的“单摆振动的回复力”一文 ,文中明确指出单摆振动的回复力不是摆球所受的重力与悬绳拉力的合力 ,而是摆球所受的重力沿圆弧切线方向的分力 .但读后总感觉文中的论述缺少一个重要内容 ,即为什么摆球所受的重力与悬绳拉力的合力不是回复力 .教学中也确有一些学生认为单摆所受的回复力是摆球所受的重力与悬绳拉力的合力 .要纠正这种错误认识 ,笔者认为除了用到周老师的原文论述外 ,还应分析摆球所受合力方向的变化 .一、重力沿圆弧的切向分力是摆球振动的回复力如图 1所示 ,重力的一个分力 G1的方向…     

用等效法求周期

例1如图1所示,有一倾角为θ的光滑斜面,一辆小车沿斜面滑下,车上有一单摆做微小摆动,摆长为l,求单摆的振动周期.解析设单摆随小车一起沿     

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     

单摆教学演示实验的改进

现行物理高级中学课本第一册(必修)上:在单摆振动周期的等时性和单摆的振动周期跟摆球的质量没有关系的讲述中,安排的演示实验,在实际教学中,比较费时间和麻烦.因为要分别在不同偏角下做二次演示实验,而且偏角在实际中很不好掌握准.在实际教学中,如何使这个演示实验既省时间,又好掌握,做的又准确呢?能否这样做这个演示实验,让这二次演示实验在一次演示实验中完成,这演示实验装置如图1所示.     

根据力的效果辨析单摆振动的回复力

单摆做简谐运动的首要条件是 :“在摆球离开平衡位置做简谐运动时 ,必然受到指向平衡位置的回复力 .”单摆在全振动过程中 ,由于摆球始终只受重力与悬线拉力的作用 ,因此 ,不少学生认为单摆振动的回复力就是摆球所受的重力与悬线拉力的合力 ,显然这是错误的 .因为回复力是根据力的效果命名的 ,摆球所处的位置不同 ,研究的方法不同 ,回复力的来源的表述也有所不同 .但是 ,体现回复力作用的效果却总是相同的 .为此 ,我们可以依据力产生的效果 ,通过力的合成或分解 ,从中辨析和确定单摆在各种不同位置时的回复力 .一、单摆运动情况的简要分析单…