您好,欢迎来到答案网! 请  登录  |  免费注册   收藏本站Ctrl+D    
答案网
  

 答案网首页 | 知识点首页 | 语文知识点 | 数学知识点 | 英语知识点 | 历史知识点 | 政治知识点 | 物理知识点 | 化学知识点 | 生物知识点 | 地理知识点 | 知识点梳理
 栏目类别:知识点 >> 高中 >> 物理

单摆的周期

更新时间:2016/9/2 12:18:00  手机版

  单摆:

  1.定义:用一根不可伸长且没有质量的细线悬挂一质点所组成的装置,叫做单摆,它是实际摆的理想化模型

  2.模型条件:

  (1)摆线的形变量与摆线长度相比小得多,摆线的质量与摆球质量相比小得多,这时可把摆线看成是不可伸长,且没有质量的细线。

  (2)摆球的大小与摆线长度相比小得多,这时可把摆球看成是没有大小只有质量的质点。

  (3)忽略空气对它的阻力。某一物理量是否可以略去不计,是相对而言的。为了满足上述条件及尽量减小空气阻力对它的影响,我们组成单摆的摆球应选择质量大而体积小的球,摆线应尽量选择细而轻目弹性小的线

  3.平衡位置:摆球静止时所处的位置即最低点

  4.简谐运动条件:

  5.单摆的周期公式:(可由推导)。

  ①在振幅很小的条件下,单摆的振动周期跟振幅无关;

  ②单摆的振动周期跟摆球的质量无关,只与摆长L和当地的重力加速度g有关;

  ③摆长L是指悬点到摆球重心间的距离,在某些变形单摆中,摆长L应理解为等效摆长,重力加速度应理解为等效重力加速度(一般情况下,等效重力加速度g'等于摆球静止在平衡位置时摆线的张力与摆球质量的比值)。

  单摆问题中的等效处理方法:

  单摆的周期公式是惠更斯从实验中总结出来的。单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向并且指向平衡位置的分力,偏角越大回复力越大,加速度越大。由于摆球的轨迹是圆弧,所以除最高点外,摆球的回复力并不等于合外力。在有些振动系统中l不一定是绳长,g也不一定为9.8m/s2,因此出现了等效摆长和等效重力加速度的问题。

  1.等效摆长

  摆长是指摆动圆弧的圆心到撰球重心的距离,而不一定为摆绳的长。如图中,摆球可视为质点,各段绳长均为Z,甲、乙摆球做垂直纸面的小角度摆动,丙摆球在纸面内做小角度摆动,O'为垂直纸面的钉子,而且

  甲:等效摆长

  乙:等效摆长

  丙:摆绳摆到竖直位置时,圆弧圆心就由O变为O',摆球振动时,半个周期摆长为l,另半个周期摆长为,则单摆丙的周期为

  2.等效重力加速度不一定等于9.8m/s2

  (1)g由单摆所在的空间位置决定。g随所在地球表面的位置和高度的变化而变化,纬度越低,高度越高,g的值就越小,另外,在不同星球上管也不同。

  (2)g还由单摆系统的运动状态决定,如单摆处在向上加速的升降机中,设加速度为a,则摆球处于超重状态,沿圆弧的切向分力变大,则重力加速度的等效值,若升降机加速下降,则单摆若在沿轨道运行的卫星内,摆球完全失重,回复力为零,等效值,摆球不摆动,周期无穷大。

  (3)一般情况下,值等于摆球相对于加速系统静止在平衡位置时(平衡位置是指回复力为零的位置,而不是合力为零的位置,也可以说成是让摆球不摆时的位置)重力加速度的等效值,等于摆绳所受的张力与摆球质量的比值即

  但需注意如果在不引起回复力变化的情况,上述方法并不适用,如摆球带电,再在悬点处固定一带电小球,两球之间的静电力不引起回复力的变化,单摆振动周期并不变。

 上一篇:单摆的回复力
 初中物理知识点推荐
 高中物理知识点推荐
CopyRight @ 2018   知识点 www.zqnf.com    All Rights Reserved