(三)速度;位移;动能;势能;振幅;振幅;等幅;减小;等幅振动;无阻尼; 周期性的外力(策动力);共振;驱动力频率;固有频率;
(二)正比;回复力;变加速;周期性;振幅;T=2;质量;弹簧的劲度;无关;质点的位移;正弦(或余弦);
(一)某一中心位置两侧;往复;重复;周期;回复力;足够小;平衡位置;作用效果;平衡位置;零;不一定;为零;有向线段;平衡位置;矢量;振幅;平衡位置;标量;不变;强弱;完成一次全振动;全振动的次数;振动快慢;
等效重力加速度单摆:
该类单摆的等效重力加速度g′≠g,但摆长仍为悬点到球心的距离。等效重力加速度g′与单摆所在的空间位置、单摆系统的运动状态和单摆所处的物理环境有关。
(1)公式中的g′由单摆所在的空间位置决定,由g′=G知,g′随地球表面不同位置、不同高度而变化,在不同星球上也不相同,因此应求出单摆所在处的等效值g′代入公式,即g不一定等于9.8m/s2。
[例题]有人利用安装在气球载人舱内的单摆来确定气球的高度。已知该单摆在海平面处的周期为T0,当气球停在某一高度时,测得该气球的周期为T。求该气球此时离海平面的高度h。地球半径为R。
解析:根据单摆的周期公式可知:,(其中l为摆长,g0和g分别是两地的重力加速度);根据万有引力与重力的关系公式可知:(其中G是引力常量,M是地球的质量)由以上各式解得:
(2)g′由单摆系统的运动状态决定,“等效重力加速度”等于摆球处于平衡位置不振动时,等效摆长“绳子”上拉力对摆球产生的加速度。具体求法:等效重力加速度g′等于摆球相对系统静止在平衡位置时摆线的张力(视重)T与摆球质量m的比值,即g′=。
例:某人利用单摆来确定某高山的高度。已知单摆在海面处的周期是T0。而在该高山上,测得该单摆周期为T。求此高山离海平面高度h为多少?(把地球看作质量均匀分布的半径为R的球体)
解析:根据单摆周期公式有:
由万有引力公式得:
联立解得:
第一节 机械振动
考点知识梳理
13.如图13-1-19所示,一块涂有碳黑的玻璃板,质量为2kg ,在拉力F的作用下,由静止开始向上做匀变速运动,一个装有水平振针的振动频率为5Hz的固定电动音叉在玻璃板上画出了图示曲线,量得OA=1cm,OB=4cm,OC=9cm,求外力F的大小。
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11.(09年宁夏卷35.)[物理--选修3-4](1)某振动系统的固有频率为fo ,在周期性驱动力的做用下做受迫振动,驱动力的频率为f 。若驱动力的振幅保持不变,下列说法正确的是_______(填入选项前的字母,有填错的不得分)
A.当f < f0时,该振动系统的振幅随f增大而减小
B.当f > f0时,该振动系统的振幅随f减小而增大
C.该振动系统的振动稳定后,振动的频率等于f0
D.该振动系统的振动稳定后,振动的频率等于f
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10.已知在单摆a完成10次全振动的时间内,单摆b完成6次振动,两摆长之差为1.6m,则两单摆摆长la与lb分别为
A.la=2.5m,lb=0.9m B.la=0.9m,lb=2.5m
C.la=2.4m,lb=4.0m D.la=4.0m,lb=2.4m
9.在如图13-1-17所示的光滑柱形槽中,小球自点以沿方向的初速度去接近固定在点的小球。已知弧长,而圆弧半径为,图中的、、、在同一水平面上,则为多大时,才能使小球恰好碰到小球?(设)
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B 能力提升
8.行驶着的火车车轮,每接触到两根钢轨相接处的缝隙时,就受到一次撞击使车厢在支着它的弹簧上面振动起来.已知车厢的固有同期是0.58s,每根钢轨的长是12.6 m,当车厢上、下振动得最厉害时,火车的车速等于 m/s.
7.将一个电动传感器接到计算机上,就可以测量快速变化的力,用这种方法测得的某单摆摆动时悬线上拉力的大小随时间变化的曲线如图13-1-16所示。某同学由此图线提供的信息做出了下列判断:( )
①t=0.2s时摆球正经过最低点
②t=1.1s时摆球正经过最低点
③摆球摆动过程中机械能减小
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A.①③
B.②③
C.③④
D.②④
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