高中物理單擺練習(xí)
前言：學(xué)習(xí)物理的過(guò)程，是知識(shí)循序漸進(jìn)、逐步積累的過(guò)程。同學(xué)們要靈活地掌握周期公式，提高同學(xué)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。要真正的做到這些，就要聯(lián)系好。本篇文章，第一部分，知識(shí)回顧，大家吧單擺部分的只是先復(fù)習(xí)一遍；第二部分，例題解析，把高中物理單擺部分的典型例題列出來(lái)，意義解析，使學(xué)生更加深鞏固先前學(xué)到的知識(shí)，從而達(dá)到掌握周期公式，提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。
一、知識(shí)回顧
問(wèn)題1．實(shí)際單擺在何種情況下可近似看成理想單擺？
答案：在實(shí)際中，將質(zhì)量很小，伸縮可以忽略的長(zhǎng)線，系一質(zhì)量較大，體積很小的小球所構(gòu)成的系統(tǒng)，即L線>>R球，m線<<m球的情況下，近似看成理想單擺。
問(wèn)題2．單擺振動(dòng)的回復(fù)力來(lái)源是什么？具體形式是什么？
答案：擺球重力沿切線方向的分力(或者說(shuō)擺球所受重力和拉力的合力沿切線方向的分力)即是使擺球振動(dòng)的回復(fù)力，F(xiàn)回＝mgsinα。
問(wèn)題3．單擺在什么條件下可以看成簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)？在這個(gè)條件下作了哪兩點(diǎn)近似？
答案：在擺角小于5°時(shí)，單擺的振動(dòng)可以看成是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。在此條件下，有如下兩個(gè)近似關(guān)系：
問(wèn)題4．單擺的周期公式？
答案：
二、例題解析
例1．一個(gè)單擺，周期是T。
(1)如果擺球質(zhì)量增到2倍，周期變?yōu)槎嗌伲?BR>答案：?jiǎn)螖[周期與質(zhì)量無(wú)關(guān)，周期不變，仍為T(mén)。
(2)如果擺的振幅增到2倍(擺角仍小于5°)，周期變?yōu)槎嗌伲?BR>答案：?jiǎn)螖[周期與振幅無(wú)關(guān)，周期不變，仍為T(mén)。
(3)如果擺長(zhǎng)增到2倍，周期變?yōu)槎嗌伲?BR>
(4)如果將單擺從赤道移到兩極，周期如何變化？
答案：g變小，周期將變大。
(5)將此單擺由海平面移至高山上，周期如何變化？
答案：g變小，周期將變大。
(6)假定把鐘擺看作單擺，將此單擺從地球表面移至月球表面，這座擺鐘是走快了，還是走慢了？
答案：g變小，周期將變大，與實(shí)際時(shí)間相比走慢了。
(7)如要走時(shí)準(zhǔn)確，應(yīng)怎樣改變擺長(zhǎng)？
答案：將擺長(zhǎng)縮短。
(8)若該單擺是秒擺，移到距地面高度為地球半徑的地方，周期變?yōu)槎嗌伲?BR>若同學(xué)不知何為秒擺，教師可介紹什么是秒擺；周期為2秒的擺。
再由單擺的周期公式，可計(jì)算出T′＝2T。
例2．如圖，擺長(zhǎng)為 L的單擺，若在懸點(diǎn)O的正下方A點(diǎn)固定一顆釘子，A點(diǎn)距懸點(diǎn)O的距離為L(zhǎng)/3，試求這個(gè)單擺完成一個(gè)全振動(dòng)的時(shí)間是多少？
分析： 在擺角很小時(shí)，單擺的振動(dòng)可視為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，當(dāng)擺線不碰到釘子時(shí)，A點(diǎn)成為“懸點(diǎn)”，單擺的擺長(zhǎng)由L變?yōu)?L/3。由題意知，
例3．如圖所示是一個(gè)雙線擺，它是由兩根等長(zhǎng)的細(xì)線懸掛一個(gè)小球而構(gòu)成的，并懸掛于水平支架上，若兩線各長(zhǎng)為L(zhǎng)，夾角為α，當(dāng)小擺球在垂直紙面的平面內(nèi)發(fā)生微小振動(dòng)時(shí)(簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng))，它的周期是多少？
分析 當(dāng)雙線擺在垂直于紙面的平面內(nèi)發(fā)生微小振動(dòng)時(shí)，其等
例4．如圖，AB為半徑R＝1m的一段豎直光滑圓槽，A、B兩
(1)將小球甲由A點(diǎn)靜止釋放，則它第一次運(yùn)動(dòng)到O所用時(shí)間為多少？
分析： 先判斷甲做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，等效擺長(zhǎng)為R，所以第一次運(yùn)動(dòng)到O所用時(shí)間為T(mén)/4，即為0.5s；
(2)將小球乙與小球甲同時(shí)釋放(乙的位置低于甲)，兩小球?qū)?huì)在何處相碰？
解答 兩小球的振動(dòng)周期相同，所以將會(huì)在O′相碰；
(3)將小球乙由球面中心O釋放，小球甲同時(shí)由A點(diǎn)釋放，哪一個(gè)先達(dá)到O′點(diǎn)？
所以小球乙先達(dá)到O′點(diǎn)；
(4)若使兩個(gè)小球在O′處相撞，小球乙的高度h應(yīng)滿足什么條件？
兩球相撞條件為t1＝(2k+1)t2 (k＝0，1，2，…)
