2018年人教版选修3-4同步讲义:第十一章 4 单摆
2018年人教版选修3-4同步讲义:第十一章 4  单摆第3页

(1)单摆的周期公式在单摆偏角很小时成立.

(2)g为单摆所在处的重力加速度,l为单摆的摆长.对于实际的单摆,摆长是指从悬点到摆球重心的长度,l=l′+,l′为摆线长,d为摆球直径.

(3)等效摆长

图4(a)中甲、乙在垂直纸面方向摆起来的效果是相同的,所以甲摆的等效摆长为lsin α,其周期T=2π.

图(b)中,乙在垂直纸面方向摆动时,与甲摆等效;乙在纸面内小角度摆动时,与丙等效.

图4

(4)重力加速度g

与位置的关系:若单摆系统只处在重力场中且处于静止状态,g由单摆所处的空间位置决定,即g=,式中R为物体到地心的距离,M为地球的质量,G为引力常数,g随所在位置的高度的变化而变化.另外,在不同星球上M和R也是变化的,所以g也不同.g=9.8 m/s2只是在地球表面附近时的取值.

[即学即用] 判断下列说法的正误.

(1)若单摆的振幅变为原来的一半,则周期也将变为原来的一半.(×)

(2)如果重力加速度减为原来的四分之一,单摆的频率变为原来的一半.(√)

(3)单摆的周期与摆长成正比.(×)

(4)无论单摆的振幅多大,单摆的周期都是2π.(×)

(5)一个单摆在月球上摆动的周期大于其在地球上摆动的周期.(√)

三、用单摆测定重力加速度

1.实验原理

由T=2π,得g=,则测出单摆的摆长l和周期T,即可求出当地的重力加速度.

2.实验器材

铁架台及铁夹,金属小球(有孔)、秒表、细线(1 m左右)、刻度尺、游标卡尺.

3.实验步骤 

(1)让细线穿过小球上的小孔,在细线的穿出端打一个稍大一些的线结,制成一个单摆.

(2)将铁夹固定在铁架台上端,铁架台放在实验桌边,把单摆上端固定在铁夹上,使摆球自