也谈无限长单摆的周期

有的文献认为无限长(理想)单摆的周期为一个常量84min,而笔者则认为无限长理想单摆的周期应为无穷大。现利用高等数学和普通物理知识指导如下,仅供大家参考。一、推导在物理实验中,一根不可伸长的轻线悬挂一小球做幅角很小的摆动,这种装置通常称为单摆。单摆是实现数学摆的一种近似装置。由物理学知识可知:一个不计体积的质点,悬挂在无质量、不可伸长的悬线上,即可构成理想的数学摆。其运动方程由转动定理可知为mLd2θdt2+mgLsinθ=0①制作单摆时,应使悬线尽量轻,在运动中长度变化尽量小,而摆锤的形状、大小尽量与质点近似。但无论如何都不…     

单摆测重力加速度力学模型的影响和修正

用单摆测重力加速度是中学乃至大学的一个基本力学实验,也是测量重力加速度常用的方法之一。本文希望通过对单摆力学模型的讨论,给出使用单摆模型测量结果的可靠性和对结果的修正。使得我们对单摆力学模型有一个更深入更全面的理解。 理想单摆是长为l的悬线末端有一个质量为M的质点,在不计摆线质量,不计空气阻力和悬点摩擦阻力的条件下作小角度θ(3°以内)的摆动。其动力学方程是     

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…     

对公式T=2π√1/g的诠释

单摆,亦称"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,这样就组成了一个单摆.若空气阻力不计,当摆角θ＜5°,单摆就做简谐运动,由此可见,构成单摆须满足三个条件:     

单摆振动中的“力”

单摆在振动过程中虽只受到重力和悬线拉力这两个力的作用,但在分析单摆运动时,经常涉及到“回复力”、“向心力”、“合外力”这三个力,且这三个力容易混淆,下面对此作一些分析. 如图所示的单摆模型,摆长为l,摆球质量为m,摆球在A、A’间来回摆动.O点是单摆的平衡位置,摆线与竖直方向的最大夹角为α(α<5°),摆球运动到任一点P时(摆线与竖直方向的夹角为θ),分析如下:     

单摆振动周期公式？

单摆也叫数学摆．由一质量可忽略不计的且不能伸长的细线或细杆，悬挂一个可看做质点的小物体组成．细线或细杆的上端固定，细线或细杆叫摆线，其长度叫摆长l，小物叫摆锤，质量为m.当摆锤悬线与铅垂线成一小角θ≤5&;#176;，放开后，单摆就作往复振动，变成一个单摆了．     

谈谈单摆的学习

一、单摆概念的理解我们都知道,用不可伸长的轻细线下端系一重小球,上端固定,在竖直平面内自由摆动,这就构成了一个单摆.可见,单摆是一种理想化模型:①要求摆线质量不计且不可伸缩,②摆球可以看做为质点.而且,一般情况下的单摆的来回摆动不属简谐运动.     

单摆模型的迁移(高一、高三)

单摆是理想化模型.在一条不可伸长、忽略质量的细线下端拴一个可视为质点的小球,不考虑空气阻力的影响,在摆角a<5°时,小球的摆动可看作简谐运动,其振动周期为单摆模型稍加变化,就能变成“陌生”的问题.解决它们,还要从单摆模型的实质入手.     

对公式T=2π（1/g）~（1/2）的诠释

单摆,亦称“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,这样就组成了一个单摆。若空气阻力不计,当摆角θ<5°,单摆就做简谐运动,由此可见,构成单摆须满足三个条件: 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…     

等效单摆的周期

单摆是指这样一个系统的理想化模型:它由一个质点(摆锤)挂在不可伸长而无质量的悬线(摆线)下端构成。当把质点拉离平衡位置,然后释放,质点就在平衡位置附近沿以悬点为中心、摆线长为半径的圆弧作微小振动,这种振动的回复力是重力的一部分,因振幅不大,回复力与位移成正比,故而是一种简谐振     

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     

作匀加速运动的刚体的力矩分析

由于“在匀加速水平运动的车厢里的单摆小球在相对静止时是线与竖直方向有一夹角,且tgθ=a/g”,有些学生在这一问题的启示下提出:若此单摆换成一根一端被铰接在车厢顶部的杆件,它与竖直方向也有一夹角,与单摆一样tgθ=a/g。但分析杆件受力时,各力对铰接点的合力矩不为零,为什么不作转动而相对静止?     

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     

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。     

单摆受到的回复力、向心力及合力的区别

单摆在摆角θ(θ≤10°)很小时的振动是简谐振动:单摆的运动是一种较复杂的机械运动———变加速运动.单摆在运动过程中所受的回复力、向心力及合力有本质上的区别,不能混为一谈.一、单摆在最大位移处所受的回复力、向心力及合力的区别如图1所示,当单摆运动到最大位移处A点时,它受到的回复力F=mgsinθ,方向与切线重合,回复力的作用是使单摆回到平衡位置.因为单摆在最大位移处A点的速度vA=0,所以,它受到的向心力F向=T-mgcosθ=mvL2A=0又因为切线方向的合力Ft=F回=mgsinθ法线方向的合力Fn=F向=0所以单摆运动到最大位移处A点时受到的合…     

对单摆平衡位置的一点看法

我国现行中学物理课本中对单摆振动的叙述是:“拉开小球使它偏离平衡位置,然后把小球放开,小球就在重力和线的拉力作用下沿着以平衡位置为中点的一段圆弧往复运动,这就是单摆振动。”     

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     

三角公式的物理证法三则

1．证明1/(cos~2θ)=1 tan~2θ例1如图1,在水平向右的匀强电场中,有一质量为m的带正电的小球,用长为L的绝缘细线悬挂于O点,当小球静止在B点时细线与竖直方向夹角为θ．现给小球一个垂直于悬线的初速度,使小球恰能在竖直平面内做圆周运动．试求：小球在做圆周运动的过程中,在哪一位置速度最小?速度最小值多大?     

对几个实验的改进建议

1 用单摆测重力加速度时,对测量摆长的改进建议 在测定单摆摆长时,一般都将悬线长度与小球直径分开测。在测悬线长度时,又有两种方法:一是直接用刻度尺在单摆上测,一是将线拆下来测.这两种测法误差都较大。前者由于小球系在线上,刻度尺无法正确放置,后者由于悬线的两端点难于正确标定,且线是柔软的,实际上有一定的伸缩性,测量时很难把握。建议作如下改进。