20xx滬科版高中物理選修3-412-13探究擺鐘的物理原理探究單擺振動的周期-文庫吧在線文庫
【正文】 . 比較以上三種情況下兩擺的周期 ， 可以得到周期與質(zhì)量 、 振幅 、 擺長之間的定性關系 . ？ 得出影響周期的因素是什么 ？ 答案 首先 ， 研究周期和質(zhì)量有沒有關系 ， 就應控制其他條件不變 . 做法：用兩個擺長相同 ， 擺球質(zhì)量不同的單擺 .將它們拉到同一個高度 (注意擺角要小 )釋放 ， 觀察兩擺的運動 . 現(xiàn)象：兩擺球擺動總是同步的 ， 說明兩擺球周期相同 ， 即周期與擺球質(zhì)量無關 . 其次 ， 研究單擺的周期和振幅的關系 . 做法：用一個單擺 ， 分兩次從不同高度釋放 (振幅不同 )，用秒表測量單擺振動 30次所用時間并比較兩次所用時間 . 結(jié)論：兩次所用時間近似相等 ， 故周期與振幅無關 . 再次 ， 研究單擺的周期和擺長的關系 . 做法：取兩個擺長不同 ， 質(zhì)量相同的兩個擺球從同一高度同時釋放 ， 觀察兩擺的運動 . 現(xiàn)象：兩擺振動不同步 ， 擺長大的振動慢 ， 說明單擺的周期與擺長有關 . 由此可知單擺的周期與擺球質(zhì)量 、 振幅無關 ， 與擺長有關 . 要點提煉 T＝ . l (1)實際的單擺的擺球不可能是質(zhì)點 ， 所以擺長應是從 到擺球 的長度：即 l＝ l′ ＋ ， l′ 為擺線長 ， d為擺球直徑 . 2π lg 懸點 球心 d2 (2)等效擺長：如圖 6所示 ， 甲 、 乙在垂直紙面方向擺起來的效果是相同的 ， 所以甲擺的擺長為 ， 這就是等效擺長 ， 所以其周期為 T＝ . lsin α 2π ls in αg 圖 6 g 若系統(tǒng)只處在重力場中且處于靜止狀態(tài) ， g由單擺所處的空間位置決定 ， 即 g＝ ， 式中 R為物體到地心的距離 ， M為地球的質(zhì)量 ， g隨所處地表的 和 的變化而變化 .另外 ， 在不同星球上 ， M和 R一般不同 ， g也不同 ， g取 m/s2只是在地球表面附近時的取值 . GMR2 位置 高度 例 3 如圖 7所示 ， MN為半徑較大的光滑圓弧軌 道的一部分 ， 把小球 A放在 MN的圓心處 ， 再把 另一小球 B放在 MN上離最低點 C很近的 B處 ， 今使兩球同時自由釋放 ， 則在不計空氣阻力時有 ( ) C點 C點 C點 C點 圖 7 解析 A做自由落體運動 ， 到達 C所需時間 tA＝ ， R為圓弧軌道的半徑 . 因為圓弧軌道的半徑 R很大 ， B球離最低點 C又很近 ，所以 B球在軌道給它的支持力和重力的作用下沿圓弧做簡諧運動 (等同于擺長為 R的單擺 )， 則運動到最低點 C所用的時間是單擺振動周期的 ， 即 tB＝ ＝ tA，所以 A球先到達 C點 . 答案 A 2Rg 14 T4 π2Rg 返回 問題設計 四、測定當?shù)氐闹亓铀俣? 在地球表面 ， 不
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