单摆模型中小球半径为什么还要加上,不是刻意忽略吗?

供稿:hz-xin.com     日期:2025-01-17
高中物理!!!如果单摆运动不看作简谐运动,那么他的周期是什么?意思就是说,不忽略计算。

单摆是一种理想的物理模型,它由理想化的摆球和摆线组成.摆线由质量不计、不可伸缩的细线提供;摆球密度较大,而且球的半径比摆线的长度小得多,这样才可以将摆球看做质点,由摆线和摆球构成单摆.在满足偏角<10°的条件下,单摆的周期:T=2π√(L/g)。
把质块拉离平衡位置,使细绳和过悬点铅垂线所 成角度小于10°,放手后质块往复振动,可视为质点的振动,其周期 T只和l和当地的重力加速度g有关,即 而和质块的质量 、形状和振幅的大小都无关系,其运动状态可用简谐振动公式表示,称为单摆或数学摆。如果振动的角度大于 10°,则振动的周期将随振幅的增加而变大,就不成为单摆了。如摆球的尺寸相当大,绳的质量不能忽略,就成为复摆(物理摆),周期就和摆球的尺寸有关。
总结:不看作简谐运动就不是单摆(数学摆)而是复摆(物理摆),如摆球的尺寸相当大,绳的质量不能忽略,就成为复摆(物理摆),周期就和摆球的尺寸有关。

根据F向=MV^2/R或MgΔH=MV^2/2来算速度.

形异质同的单摆物理模型的周期


单摆由一根不可伸长的细线,系一可视为质点的摆球构成。显

然,它是一种抽象化了的理想模型。当单摆振动时,其回复力由重



力沿圆弧切线方向的分力提供,如图1所示。当单摆的最大摆

角时,由于



(x为振子相对平衡位置0的位移大小,为单摆的摆长)。考虑到回

复力的方向与位移的方向相反,有



即此时单摆做简谐振动,其振动周期



对于形异质同的单摆模型,由于回复力具有相同的规律,其周期公

式也具有相同的形式,其中为等效摆长,为等效重力

加速度。

一、等效摆长的计算

单摆的运动轨迹点是一小段圆弧,其轨道半径R与等效摆长相

等,即=R。对于形异质同的单摆物理模型,不管有无“悬点”,

只要搞清了圆弧轨道的半径R,单摆的周期即可用计算。

例一:如图2为一双线摆,摆球由两根长度均为的细线悬挂在

天花板上,且悬线与水平方向的夹解为,求摆球垂直于纸面做简

谐振动的周期?如果左侧摆长度L与右侧不相等,且,结

果又怎样?



分析:无论在左右两侧摆线是否相等,只要,单摆圆弧

轨道半径,故振动周期。

例二,如图3为一摆长为的单摆,悬点0的正下方距悬点h处有

一颗钉子。当把摆球向左偏离竖直线很小的角度释放,求摆球的振

动周期。



分析:释放摆球后,由于摆球在一个振动周期内都是做圆弧运动。

一个圆弧的半径为,一个为,且最大摆角很小,故





例三,如图4,在光滑的水平导轨上有一质量为m的小车(可视

为质点),小车上用长为的细绳连一质量也是m的摆球。现使摆

球偏离竖直方向很小的角度从静止释放,求单摆的振动周期。



分析:小车和摆球在水平方向不受力,共质量中心的0的水平位置不

变;竖直方向的位移的的最大值为,因很小可忽略,

故摆球可认为绕0点做简谐振动,其周期

例四:如图5为一半径为R的光滑凹槽,现将一半径为为r的小球

稍稍从偏离最低点的位置释放,求往复运动的周期。



分析:小球做往复运动的回复力与单摆振动的回复力均为重力沿圆

弧切线方向的分力,其运动与摆长为R-r的单摆振动等效,其周期



二、等效重力加速度的计算

质同形异的单摆,其回复力总可以写作,其中

即为等效重力加速度,在数值上等于单摆相对于“悬点”静止时

摆线对摆球的拉力与摆球的质量的比值,即。

例五:如图6-(a)和图6-(b)所示,在竖直向下和水平向右的

匀强电场中,各有一质量为m,电量为+q的带电不球,用摆长为的

细线构成一个单摆。已知电场强度均为E。求单摆振动的周期。



分析:当摆球相对于悬点静止时,摆球均处于平衡状态,其受力分

析如图6-(a)和图6-(b)所示。

在图6-(a)中,



在图6-(b)中,



例六:如图7-(a)所示,将一摆长为的单摆置于倾角为的光

滑斜面上,求单摆的振动周期。



分析:让单摆相对于悬点静止,摆球处于平衡状态,其受力分析平

面图如图7-(b)显然有, 其振动周期



例七:如图8,在倾角为的光滑斜面上,有一小车沿斜面自由

滑下。小车的顶棚悬一摆长为的单摆,求此时单摆的振动周期。

分析:当小车自由下滑时,摆球相对于悬点静止时,悬线必和斜面

垂直,此时,重力沿斜面方向的分力产生和小车相同的加速

度垂直于斜面方向的分力与悬线的拉力平衡,即

, 其周期



必须注意的是在利用时,的计算不能将振动过程中始

终沿摆线方向的力包括在内。因为唯一决定单摆振动周期的只是沿

圆周切线方向的回复力,始终沿摆线方向的力不会影响单摆的振动

快慢。例如,在图9中,一摆长为,质量为m的带电小球构成的单

摆,若在悬点处有一个点电荷,单摆的回复力仍为,故周期

不变。

单摆模型中小球半径还要加上,不应该忽略这个细节的。

哦,一般情况下代买模型中的小球半径要加上是不能忽略的,因为他非常重要

当板模型中小球半径还要加上。这样误差会更小。

单反模型中,中小球半径需要加上,否则的话是不可以可以忽略的

蛋白模型中的小球办证还要加上,不是刻意忽略。

单摆模型中小球半径为什么还要加上,不是刻意忽略吗?
单摆模型中小球半径还要加上,不应该忽略这个细节的。

物理实验“单摆”怎么做(详细最好
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单摆周期与摆长的关系
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试确定下列物体的自由度数:
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