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第十一章机械振动第四节单摆一、单

摆1、在细线的一端拴一小球,另一端固定在悬点上,如果悬挂小球的细线的伸缩和质量可以忽略,线长又比球的直径大得多,这样的装置就叫做单摆。2、单摆是实际摆的理想化模型以下摆是否是单摆:粗麻绳细绳橡皮筋②③④①AOO’A用下列哪些材料能做成单摆:

A.长为1米的细线

B.长为1米的细铁丝

C.长为0.2米的细丝线

D.长为1米的麻绳

E.直径为5厘米的泡沫塑料球

F.直径为1厘米的钢球

G.直径为1厘米的塑料球

H.直径为5厘米的钢球AF悬线:细、长、伸缩可以忽略摆球:小而重(即密度大)摆长L=L0+Rθ摆角或偏角摆长:摆球重心到摆动圆弧圆心的距离思考:单摆振动是不是简谐运动?(1)振动图像(2)回复力二、单摆的回复力1、受力分析:重力拉力BAO

G2G1TGQθ3、回复力来源:重力沿切线方向的分力G2大小:F回=G2=Gsinθ=mgsinθ方向:沿切线指向平衡位置2、平衡位置:最低点OqxqxqxLX≈

mgL位移方向与回复力方向相反F回=-kxF回mgL=

–qx当θ很小时,x≈弧长=L

θsin

θ

θF回=G2=Gsinθ

=mg

sinθ

≈mg

θX

k=

mgL>结

论在摆角很小的情况下,摆球所受的回复力跟位移大小成正比,方向始终指向平衡位置(即与位移方向相反),因此单摆做简谐运动一般摆角α<10°三、单摆的周期单摆振动的周期可能与哪些因素有关呢?

1、周期与振幅是否有关?2、周期与摆球的质量是否有关?3、周期与摆长是否有关?4、周期与重力加速度是否有关?单摆振动周期.swf结

论单摆振动的周期

1、与振幅无关——单摆的等时性伽利略首先发现的

2、与摆球的质量无关3、与摆长有关——摆长越长,周期越大4、与当地的重力加速度有关——重力加速度越大,周期越小glT

=

2p单摆振动的周期公式:荷兰物理学家惠更斯首先发现单摆做简谐运动的振动周期跟摆长的平方根成正比,跟重力加速度的平方根成反比。四、单摆周期公式的应用

1、惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器.2、用单摆测定重力加速度。4p2Lg

=T2glT

=

2p小

结1、单摆的理想化模型:在细线的一端拴上一个小球,另一端固定在悬点上,如果线的伸缩和质量可以忽略不计,球的直径比线长短得多。2、单摆运动的性质:在摆角a

<10°的条件下,单摆的振动可看作简谐振动。3、单摆振动的周期公式单摆周期与摆长和重力加速度有关,与振幅和质量无关。glT

=

2p1、单摆作简谐运动时的回复力是

A.摆球的重力

B.摆球重力沿圆弧切线的分力

C.摆线的拉力

D.摆球重力与摆线拉力的合力B课堂训练2、一个单摆,周期是T。如果摆球质量增到2倍,周期将如果摆的振幅增到2倍,周期将c.如果摆长增到2倍,周期将如果将单摆从赤道移到北京,周期将

变小如果将单摆从海面移到高山,周期将变大变大不变不变3.一摆长为L的单摆,在悬点正下方5L/9处有一钉子,则这个单摆的周期是多少?L3

gT

=

5

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