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單擺單擺是能夠產(chǎn)生往復(fù)擺動的一種裝置,將無重細(xì)桿或不可伸長的細(xì)柔繩一端懸于一定點(diǎn),另一端固結(jié)一個(gè)重小球,就構(gòu)成單擺。單擺是一種理想的物理模型,它由理想化的擺球和擺線組成。單擺需要滿足以下條件:擺線由質(zhì)量不計(jì)、不可伸縮的細(xì)線提供;擺球密度較大,而且球的半徑比擺線的長度小得多,并且滿足偏角小于10°。
如圖1是一個(gè)單擺模型,均勻小球中心到固定點(diǎn)的距離稱為擺長,一般用L表示。把小球拉開一個(gè)小角度至A處,放開小球后,小球?qū)⒀刂鳤OB的軌跡做往復(fù)運(yùn)動,A、B兩點(diǎn)為運(yùn)動過程中的最高點(diǎn)。我們把O點(diǎn)稱之為平衡位置,該點(diǎn)的速度最大,假如小球從A到O點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí),那么小球按照O-B-O-A-O軌跡回到O時(shí)停止計(jì)時(shí),這段時(shí)間我們稱之為單擺的周期.單擺的周期也可看作小球從A點(diǎn)出發(fā)到下一次回到A點(diǎn)時(shí)經(jīng)歷的時(shí)間。
小剛想探究單擺的周期與什么因素有關(guān),他做了相關(guān)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表:
實(shí)驗(yàn)中小剛先用質(zhì)量為50g的小球做實(shí)驗(yàn),然后換用100g的小球重做實(shí)驗(yàn)。
擺長L(cm) 質(zhì)量為50g的小球
30個(gè)周期T30(s)
1個(gè)周期T(s) 質(zhì)量為100g的
小球的T30(s)
1個(gè)周期T(s)
93.76 58.35 1.945 58.30 1.943
83.68 55.05 1.835 55.08 1.836
73.46 51.55 1.718 51.51 1.717
63.44 47.50 1.583 47.56 1.585
53.71 44.70 1.490 44.70 1.490
圖2是生活中的鐘擺,其原理與單擺類似。
(1)關(guān)于單擺的說法中,正確的是
AC
AC

A.單擺能夠產(chǎn)生往復(fù)的振動
B.單擺擺繩可以用橡皮筋
C.單擺的擺球應(yīng)該用密度較大的金屬球
D.單擺在工作時(shí),擺球應(yīng)該在角度較大范圍內(nèi)擺動
(2)關(guān)于生活中的鐘表,下列說法中正確的是
C
C

A.石英手表的原理與鐘擺的原理相同
B.鐘擺可以豎直放置,也可以水平放置
C.鐘擺的擺球不可能一直擺動下去
D.生活中的鐘擺只有重力勢能和動能之間相互轉(zhuǎn)化
(3)單擺是一種理想模型,它的機(jī)械能W隨時(shí)間t的變化圖像是
A
A


(4)從文中可看出,在誤差允許范圍內(nèi),可以判斷與單擺周期一定無關(guān)的物理量是
擺球的質(zhì)量
擺球的質(zhì)量
。
(5)冬天天氣變冷,鐘擺擺桿容易因?yàn)闊崦浝淇s而變短,這樣會導(dǎo)致時(shí)鐘變
(快/慢)。

【考點(diǎn)】單擺的應(yīng)用
【答案】AC;C;A;擺球的質(zhì)量;快
【解答】
【點(diǎn)評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:52引用:2難度:0.5
相似題
  • 1.小剛同學(xué)正在游樂場觀察一位小朋友蕩秋千,他注意到:小朋友在來回?cái)[動時(shí),每一次擺動的時(shí)間似乎相等。
    為了驗(yàn)證這個(gè)猜想是否正確,小剛同學(xué)用一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)?zāi)M了小朋友蕩秋千的過程,用秒表測量了每一次擺動所用的時(shí)間,發(fā)現(xiàn)確實(shí)相等。他感到非常好奇和驚喜,把這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)論告訴了在同一物理學(xué)習(xí)小組的小明、小紅。他們又查閱了有關(guān)的物理資料,了解到如圖1所示的裝置叫單擺。單擺來回?cái)[動一次,即A→B→C→B→A所用的時(shí)間,叫做單擺的周期。他們所發(fā)現(xiàn)的每擺動一次所用的時(shí)間相等的規(guī)律,伽利略300多年前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了,叫做“擺的等時(shí)性原理”,人們還利用這個(gè)原理制造了擺鐘。
    小明又提出:一個(gè)單擺每次擺動所用的時(shí)間相等,是不是所有的單擺周期都相等呢?
    于是,他們又制作了各種各樣的單擺。擺球質(zhì)量有大的,有小的;擺線有長的,有短的…通過多次測量他們發(fā)現(xiàn),不同單擺的周期常常不相等。那么單擺的周期跟什么因素有關(guān)呢?他們根據(jù)各種單擺擺動的情況猜測:單擺的周期可能跟擺球的質(zhì)量、擺線的長度及開始時(shí)擺球的高度有關(guān)。為了驗(yàn)證這些猜想是否正確,他們設(shè)計(jì)并進(jìn)行了下面的三組實(shí)驗(yàn):

    仔細(xì)觀察圖中給出的信息,你知道他們每一組實(shí)驗(yàn)的目的是什么嗎?通過每一組實(shí)驗(yàn)可以得出什么結(jié)論?
    第(1)組:研究目的
     
    ;結(jié)論
     

    第(2)組:研究目的
     
    ;結(jié)論
     

    第(3)組:研究目的
     
    ;結(jié)論
     
    。
    生活中常見利用擺的等時(shí)性制造的擺鐘,擺的下端有一個(gè)可上下調(diào)動的螺母,調(diào)節(jié)它,可以調(diào)節(jié)鐘表的快慢。如果鐘表慢了,應(yīng)怎樣調(diào)節(jié)?請你說說其中的道理。

    發(fā)布:2024/10/27 17:0:2組卷:25引用:1難度:0.5
  • 2.通過進(jìn)一步觀察,伽利略發(fā)現(xiàn):不論擺動的幅度大些還是小些,完成一次擺動的時(shí)間(即擺動周期)是一樣的,這在物理學(xué)中叫做“擺的等時(shí)性”原理,各種機(jī)械擺鐘都是根據(jù)這個(gè)原理制作的。
    著名物理學(xué)家伽利略在比薩大學(xué)讀書時(shí),對擺動規(guī)律的探究,是他第一個(gè)重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn),有一次他發(fā)現(xiàn)教堂上的吊燈因?yàn)轱L(fēng)吹不停地?cái)[動,盡管吊燈的擺動幅度越來越小,但每一次擺動的時(shí)間似乎相等。
    后來,伽利略又把不同質(zhì)量的鐵球系在繩端做擺錘進(jìn)行實(shí)驗(yàn),他通過研究發(fā)現(xiàn)了擺的一系列規(guī)律。
    小芳對“伽利略對擺動的研究”很感興趣,于是仿照伽利略的做法利用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),她先測出了擺線的懸掛點(diǎn)O到鐵球球心的距離L,擺動過程中擺線長度不變,并將此定義為擺長L,然后將鐵球拉倒左側(cè)最高點(diǎn),釋放小球,使小球來回?cái)[動,再測出了擺球擺動30次所用的時(shí)間,進(jìn)而算出擺球擺動一次所用時(shí)間。小芳猜想這一時(shí)間可能與擺球的質(zhì)量m和擺長L有關(guān),她做探究擺動一次所用的時(shí)間與擺長關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表:

    次數(shù)
    擺線長
    L/m
    擺動30次的時(shí)間/s 擺動1次
    時(shí)間/s
    1 0.25 30.0 1.0
    2 0.50 42.6 1.4
    3 0.75 52.1 1.7
    4 1.00 60.0 2.0
    5 2.00 85.1 2.8
    (1)小芳用鐵球制成擺,把鐵球拉倒不同高度,位置越高,鐵球的
    能越大,若不考慮空氣阻力和其他能量損失,鐵球會一直擺動下去,擺動過程中鐵球的
    能保持不變。
    (2)不論擺動的幅度大些還是小些,完成一次擺動的時(shí)間是一樣的,這在物理學(xué)中叫做擺的
    性。小芳在實(shí)驗(yàn)中擺球擺動的幅度可以用
    來表示。
    (3)小芳在探究一次所用的時(shí)間T與擺長L關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中,下列做法中必須的是

    A.控制擺長L保持不變 B.控制擺動的幅度保持不變
    C.控制擺球的質(zhì)量保持不變 D.控制擺動30次的時(shí)間保持不變
    (4)小芳在實(shí)驗(yàn)中用到的測量工具有
    。
    (5)分析表中數(shù)據(jù)可知,擺球擺動一次所用的時(shí)間T隨著擺長L的增大而
    ,T很可能與
    成正比。

    發(fā)布:2024/10/27 17:0:2組卷:80引用:1難度:0.1
  • 3.閱讀短文,回答問題:
    單擺 用一根長度不變、質(zhì)量可忽略不計(jì)的細(xì)線懸掛一個(gè)小球,在重力作用從一定的高度在豎直平面內(nèi)作周期運(yùn)動,就成為單擺。如圖甲所示,小球在A、B之間來回?cái)[動,從繩的上端到小球球心的距離叫擺長,用l表示,單位:米。
    單擺在擺動過程中速度會發(fā)生變化,向下擺動速度會增大,向上擺動速度會減小。
    單擺來回?cái)[動一次的時(shí)間叫做周期,用T表示,單位:秒。由于單擺來回?cái)[動一次的時(shí)間較短,直接測量誤差較大。意大利物理學(xué)家伽利略發(fā)現(xiàn):在一定的范圍內(nèi),不論擺動的幅度多大,單擺完成一次擺動的時(shí)間總相同,即擺的等時(shí)性原理。因此,通過測量單擺來回?cái)[動多次的時(shí)間,再計(jì)算出來回?cái)[動一次的時(shí)間,可提高周期測量的準(zhǔn)確性。
    小明在某次實(shí)驗(yàn)中探究了周期T與擺長l的關(guān)系,獲得的數(shù)據(jù)如下表所示:
    實(shí)驗(yàn)次數(shù)12345678
    擺長l/m0.300.400.500.60.700.800.901.00
    周期T/s1.11.31.41.51.71.81.92.0
    周期平方T2/s21.21.62.02.32.93.23.64.0
    擺鐘(如圖乙所示)、蕩秋千等就是生活中的單擺。

    (1)從表中數(shù)據(jù)可知,單擺的擺長l越長,周期T越
    (長/短)。
    (2)請根據(jù)表中數(shù)據(jù),在圖丙中作出單擺周期的平方T2與擺長l的關(guān)系圖象。
    (3)關(guān)于單擺,下列說法正確的是
    。
    A.小球在擺動的過程中運(yùn)動狀態(tài)不變
    B.小球從A擺向B的過程中,經(jīng)過E點(diǎn)速度小于經(jīng)過F點(diǎn)的速度
    C.在一定的范圍內(nèi),若將小球拉到更高的位置由靜止釋放,則擺動的周期會變長
    D.若家里的擺鐘慢了,可通過縮短擺長進(jìn)行校正
    (4)圖甲中當(dāng)小球擺到最高點(diǎn)B時(shí),速度為0,此時(shí)小球
    (是/不是)處于平衡狀態(tài),你的理由是

    (5)圖甲中,當(dāng)小球從A擺向B的過程中,經(jīng)過F點(diǎn)時(shí),剪斷細(xì)后,則小球?qū)⒀厝鐖D中的哪條路徑繼續(xù)運(yùn)動?(不計(jì)空氣阻力)
    。

    發(fā)布:2024/10/27 17:0:2組卷:49引用:1難度:0.5
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