试题-全国-2007_高二物理机械振动知识精讲 人教实验版.rar

用心爱心专心115号编辑1高二物理机械振动知识精讲一.本周教学内容：机械振动4、5节知识要点：1、知道什么是单摆，单摆作简谐运动的条件。2、掌握单摆的周期公式，并能进行运算。3、知道用单摆可测重力加速度4、知道受迫振动的特点，知道共振的条件。重点、难点解析：一、单摆1、单摆（1）单摆是一个理想化模型：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。实际摆在满足下列条件时可看成是单摆。①摆线的形变量与摆线长度相比小得多，悬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。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。某一物理量是否可以略去不计，是相对而言的。（2）单摆的运动特点①摆球以悬挂点为圆心在竖直平面内沿圆弧做变速圆周运动，做圆周运动需要向心力。②摆球同时以最低点为平衡位置做振动，做振动需要回复力。（3）单摆的回复力如图所示，摆球受重力mg和绳子拉力两个力作用，将重力按切线方向径向正交分解，则绳子的拉力与重力的径向分量的合力提供了摆球做圆周运动所需的向心力，而重力的切向分力F提供了摆球振动所需的回复力在最大摆角小于等于5。时，。F的方向可认为与x平行，但方向与位移方向相反，所以回复力可表示为F＝。令，则F＝－kx，由此可见，单摆在偏角较小的情况下的振动是简谐运动。摆球所受的回复力是合力沿圆弧切线方向的分量（等于重力沿圆弧切线方向的分量），而不是合力，因此摆球经平衡位置时，只是回复力为零，而不是合力为零（合力不为零，合力提供向心力）。例1.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—AB.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答案：C2.单摆的周期公式3.单摆的摆长单摆的摆长：因为实际的单摆摆球不可能是质点，所以摆长是指从悬点到摆球重心的长度，对于不规则的摆动物体或复合物体摆长均为从悬点到摆动物体重心的长度，而从悬点到摆线与摆球连接点的长度通常叫摆线长。例2.如图所示，两根长度均为L的细线下端拴一质量为m的小球，两线间夹角为，今使摆球在垂直线面的平面内做小幅度振动，求其振动周。答案：T＝例3.将一水平木板从一沙摆（可视为简谐运动的单摆）下面以a＝0.2m／s2。的加速度匀加速地水平抽出，板上留下的沙迹如图所示，量得＝4cm，＝9cm，＝14cm，试求沙摆的振动周期和摆长。（g＝10m／s2）解析：根据单摆振动的等时性得到、、三段位移所用的时间相同，由匀变速直线运动规律△s＝得振动周期由单摆公式，得。二、实验、用单摆测定重力加速度（1）实验目的：①学会用单摆测定当地的重力加速度；②能正确熟练地使用秒表。（2）实验原理：由单摆的周期公式T，可得。可见，测出单摆的摆长l和周期T，就可以求出当地的重力加速度g。（3）实验器材：长约1m的细线、沿径向开有小孔的金属小球、铁架台及配套的铁夹、从中间切开的橡皮塞、米尺、秒表。（4）实验步骤：①让线的一端穿过小球的小孔，然后打一个比小孔大一些的线结；②用切开的橡皮塞从中间夹住细线的另一端，用铁夹固定于铁架台上，把铁架台放在实验桌边如图所示，使铁夹伸出桌外，让摆球自由下垂；③用米尺量出悬线长，精确到毫米；用游标卡尺测量摆球的直径，然后算出摆球的半径，也精确到毫米。则摆长；④把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度（不超过5），然后放开摆球让它摆动，用秒表测出单摆做30～50次全振动所用的时间。计算出平衡摆动一次的时间即为周期；⑤根据单摆的周期公式，计算出重力加速度。改变摆长，重做几次实验，计算每次实验的重力加速度，求出几次实验得到的重力加速度的平均值，即为本地区的重力加速度值。也可以分别以和为纵坐标和横坐标，作出函数的图象，它应该是一条直线。根据这条直线的倾斜程度，可以求出，进而求出重力加速度。（5）注意事项：①力求使支架处于稳定状态，摆线的悬挂端不应随意乱绕，应呈“点”悬状态。②测量单摆的摆长时，应使摆球处于自由下垂状态，用米尺测出摆线的长度，再用游标卡尺测出摆球的直径，然后算出摆长（精确到毫米位）。③单摆释放的角度应当很小，不超过10。摆球释放后，应力求使摆球在同一个竖直平面内摆动，然后再测量单摆的周期。④在测量单摆的周期时，计时的起、终时刻，摆球都应恰好通过平衡位置（可提前画出单摆的平衡位置，作为计时参考点），以减小计时误差。用秒表测出单摆做30～50次全振动所用的时间，计算出平均摆动一次的时间，这个时间就是单摆的振动周期。⑤从单摆的周期公式知道，周期跟偏角的大小、摆球的质量没有关系。如果时间允许的话，用实验验证这个结论。在