2013-2014学年高中物理 11.4 单摆精品练案(含解析) 新人教版选修3-4.docVIP

第十一章 机械振动 11.4 单摆 【自主预习】 1．单摆 (1)组成：① ，② · (2)理想化要求： ①质量关系：细线质量与小球质鼍相比可以 · ②线度关系：球的 与线的长度相比可以忽略· ③力的关系：忽略摆动过程中所受 作用 实验中为满足上述条件，我们尽量选择质量大、 小的球和尽量细的线 2．单摆的回复力 (1)回复力的提供：摆球的重力沿 方向的分力· (2)回复力的特点：在偏角很小时，单摆所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成 ，方向总指向 。 即 F= . (3)运动规律：单摆在偏角很小时做 运动，其振动图像遵循 函数规律． [关键一点]除两个最大位移处，单摆的回复力不是摆球所受的合力． 3．探究单摆周期与摆长的关系 (1)实验表明，单摆振动的周期与摆球——无关，在振幅较小时与 无关，但与摆长有关，摆长 ，周期越长. (2)周期公式： 荷兰物理学家 发现单摆的周期丁与摆长L的二次方根成 ，与重力加速度g的二次方根成他确定为 ：T= ． (3)应用 ①计时器 原理：单摆的等时性 校准：调节 可调节钟摆的快慢 ②测重力加速度 由得g= ，即只要测出单摆的 和 ，就可以求出当地的重力加速度。 【典型例题】 一、单摆 【例1】单摆是为了研究振动而抽象出的理想化模型，其理想化条件是 (　　) A．摆线质量不计 B．摆线长度不伸缩 C．摆球的直径比摆线长度短得多 D．只要是单摆的运动就是一种简谐运动 二、单摆的回复力 【例2】下列关于单摆的说法，正确的是 (　　) A．单摆摆球从平衡位置运动到正向最大位移处时的位移为A(A为振幅)，从正向最大位移处运动到平衡位置时的位移为 -A B．单摆摆球的回复力等于摆球所受的合外力 C．单摆摆球的回复力是摆球重力沿圆弧切线方向的分力 D．单摆摆球经过平衡位置时加速度为零 三、单摆的周期 【例3】一个单摆的摆长为L，在其悬点O的正下方0.19L处有一钉子P(如图11－4－2所示)，现将摆球向左拉开到A，使摆线偏角α＜10°，放手使其摆动，求出单摆的振动周期。 【例4】将在地面上校准的摆钟拿到月球上去，若此钟在月球上记录的时间是1 h，那么实际的时间是多少？若要在月球上使该钟与地面上时一样准，应如何调节？(已知g月＝g地/6)。 四、用单摆测重力加速度 【例5】（2012上海宝山高三期末）在用单摆测重力加速度的实验中 （1）为了比较准确地测量出当地的重力加速度值，应选用下列所给器材中的哪些？将所选用的器材的字母填在题后的横线上。 （A）长1m左右的细绳； （B）长30m左右的细绳； （C）直径2 cm的铅球； （D）直径2cm的铁球； （E）秒表； （F）时钟； （G）最小刻度是厘米的直尺； （H）最小刻度是毫米的直尺。 所选择的器材是______________________________________________。 （2）实验时摆线偏离竖直线的要求是________________________，理由是_______________ ________________________________________________________。 （3）某同学测出不同摆长时对应的周期T，作出T2~L图线，如图所示，再利用图线上任两点A、B的坐标（x1，y1）、（x2，y2），可求得g= 。若该同学测摆长时漏加了小球半径，而其它测量、计算均无误，也不考虑实验误差，则用上述方法算得的g值和真实值相比是 的（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 【】关于单摆做简谐运动的回复力正确的说法是A．就是振子所受的合外力B．振子所受合外力在振子运动方向的分力 C振子的重力在运动方向的分力D．振子经过平衡位置时回复力为零 用空心铁球内部装满水做摆球，若球正下方有一小孔，水不断从孔中流出，从球内装满水到水流完为止的过程中，其振动周期的大小是A．不变 B变大 C先变大后变小再回到原值 D先变小后变大再回到原值 一个摆钟从甲地拿到乙地，它的钟摆摆动加快了，则下列对此现象的分析及调准方法的叙述中正确的是A．G甲＞G乙，将摆长适当增长