第四节、单摆
一、单摆
问：什么是单摆？（如果细线的质量和小球的质量相比可以忽略不计，球的直径和线的长度相比可以忽略不计，这样的装置就可以称之为单摆）
例、下列可以看成单摆的是（               ）
 
说明：单摆是实际摆的理想模型
问：如何判断单摆所作的运动是否是简谐运动呢？（我们知道简谐运动从受力角度讲受到F＝－Kx的回复力作用，从振动图上看，振动图像是正弦图象）
演示实验：书本P15、演示实验
实验装置：单摆下面是一个注射器
实验过程：除去注射器的柱塞，注射器向下喷出一细束墨水，沿着与摆动方向垂直的方向匀速拖动一张白纸，白纸的墨迹就画出了振动图象
实验结果：显示了一条正弦图象
实验结论：单摆的振动是简谐运动
二、单摆的回复力 

问：当小球静止在O点时，小球的受力情况如何？（受重力、绳中的拉力这是一对平衡力）
问：把小球拉到A点释放，于是小球在AA/之间发生振动，当物体运动到P点时，小球的受力情况如何（小球受到重力和绳中拉力的作用）
问：什么力提供小球作圆周运动的向心力？（拉力T和重力沿半径方向的分力G1的合力）
问：什么力提供小球作往复运动的回复力？（重力沿切线方向的分力G2）
说明：设细线与数值方向的夹角为θ，摆长为L，当小球到达P点时，小球的位移为x，
G2＝mgsinθ
∵θ角很小时，sinθ≈θ
∴G2＝mgθ
∵θ＝弧长s和摆长L的比值
∴G2＝mgs/L
∵当θ角很小时，s=x
∴G2＝mgx/L
∵当θ角很小时，位移x的方向和分力G2的方向大致相反
∴考虑到方向我们认为G2＝－mgx/L
说明：而mg/L是一个常数，所以当θ角很小时，回复力大小和位移大小成正比，所以当θ角很小时，单摆的运动是简谐运动
三、单摆的周期
说明：单摆做周期性运动，那么单摆的简谐运动肯定存在一定的周期，那么这个周期跟那些因素有关呢？（我们可以猜测一下，可能跟单摆的摆长有关，可能跟摆球的质量有关，可能跟单摆的振幅有关）
问：用什么方法来研究单摆的周期跟那些因素有关？（控制变量法）

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