通过寻找对应量来求振动周期
2021-05-29浙江
教学考试(高考物理) 2021年2期
浙江
单摆、弹簧振子是简谐运动的两个基本模型,它们的周期公式我们也都很熟悉。但实际上我们遇到的大多数振动,看上去并非是标准的单摆或弹簧振子,但却又感觉十分相似。在这种情况下,我们要想求出它们的振动周期,不妨将之与两种基本模型相对照,分析出与哪一种模型相似,想办法求出与模型相对应的、等效的一些物理量,再借助于基本模型的周期公式来求得周期。
一、寻找与单摆模型对应的等效摆长

1.1 凹槽内的滚球


图1
1.2 双线摆

图2
如图2所示,在一水平天花板上用两根等长细线悬挂一小球,细线的质量可以忽略不计,这样就构成一个双线摆。

二、寻找与单摆模型对应的等效重力加速度
即便装置由“摆线+摆球”组合而成,看上去和单摆的构成并无不同,但“单摆”却是放在斜面上的,或者是悬点是处于非平衡状态的。此种情况下,要想求其振动周期,可以从分析小球的受力情况着手,并将之与单摆相对比,找出其等效的重力加速度g′,再代入单摆的周期公式即可。
2.1 斜面摆

2.2 竖直加速摆
如图4所示,在升降机中悬挂一单摆,摆长为l,当升降机以加速度a上升或下降时,单摆的周期该怎样表达呢?

图4


2.3 沿光滑斜面下滑的小车上的单摆


图5
三、寻找与弹簧振子模型相对应的“劲度系数k”

3.1 U形管内液体的振动


图6
3.2 圆木浮动


图7

3.3 地球隧道内的物体

图8

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