新高考物理中涉及的單擺模型主要有以下幾種:
1. 忽略摩擦和空氣阻力情況下的單擺:這是最基本、最簡單的單擺,通常由一條不可伸長的線和一個質(zhì)量分布均勻的小球組成。
2. 受迫振動中的單擺:單擺在周期性驅(qū)動力下做受迫振動,比如周期性變化的電場或磁場產(chǎn)生的磁場激振力作用在單擺上。
3. 可看作質(zhì)點(diǎn)的擺:實(shí)際擺球并非完全球形,但對其運(yùn)動的研究可以忽略形狀大小的影響,將其視為質(zhì)點(diǎn)。
4. 含有角度影響的擺:實(shí)際擺球在擺動過程中,球與球繩之間存在相對運(yùn)動,因此需要考慮擺球與繩之間的角度影響。
5. 含有質(zhì)量分布不均勻的擺:擺球的質(zhì)心與質(zhì)心軸不重合,或擺球內(nèi)部存在均勻分布的小物體,此時需要考慮擺球質(zhì)量分布不均勻?qū)螖[運(yùn)動的影響。
6. 含有空氣阻力的擺:實(shí)際擺在運(yùn)動過程中會受到空氣的阻力,因此需要考慮空氣阻力對單擺運(yùn)動的影響。
以上就是新高考物理中涉及的一些單擺模型,這些模型是理解和掌握單擺的基礎(chǔ),也是解決相關(guān)物理問題的關(guān)鍵。
題目:
例題:
在某校科技節(jié)上,一位同學(xué)展示了他的單擺模型。他使用了一個小鐵球和一根細(xì)線,將細(xì)線懸掛于支架頂端,并保持細(xì)線與豎直方向夾角為θ。他發(fā)現(xiàn)當(dāng)細(xì)線長度改變時,小球的擺動周期會發(fā)生變化。
1. 請寫出描述單擺擺動的周期的公式。
2. 假設(shè)小球的質(zhì)量為m,細(xì)線的長度為L,小球的擺動周期為T。請解釋為什么周期與細(xì)線的長度有關(guān)。
3. 假設(shè)小球在最高點(diǎn)時受到細(xì)線的拉力為F,請寫出小球在最高點(diǎn)的受力分析圖,并解釋為什么周期會發(fā)生變化。
答案:
1. 單擺擺動的周期公式為:T = 2π√(L/g),其中L為細(xì)線的長度,g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?span style="display:none">7PH物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
2. 周期與細(xì)線的長度有關(guān)是因?yàn)閱螖[的振動周期是由其振動系統(tǒng)的固有屬性(即質(zhì)量和重力加速度)決定的,而細(xì)線的長度會影響單擺的振動幅度和頻率,從而影響其周期。
解析:
本題主要考查了單擺的周期公式和受力分析,通過分析單擺的振動過程和受力情況,可以得出周期與細(xì)線長度有關(guān)的原因。同時需要注意到題目中給出的信息:細(xì)線長度改變會導(dǎo)致周期變化,從而進(jìn)一步理解拉力的影響。