秋千、鐘擺等運動都是我們熟悉的擺動現(xiàn)象。它們形狀各異,卻遵循著相似的規(guī)律。如圖1所示,一個擺的擺長為L,小球質(zhì)量為m,拉起小球使擺線與豎直方向夾角為θ時將小球由靜止釋放,忽略空氣阻力。
(1)求小球運動到最低點時的角速度大小。
(2)如果只把小球的質(zhì)量改為2m,還是從相同的位置由靜止釋放,則小球從靜止到最低點的時間與原來相比是否會發(fā)生變化?簡要說明理由。
(3)如果把擺線換成長仍為L的輕桿,如圖2所示,一端可繞固定在O點的光滑軸承在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動,在距O點為L2和L處分別固定一個質(zhì)量均為m、可看作質(zhì)點的小球,忽略輕桿的質(zhì)量和空氣阻力。
a.將桿與小球組成的系統(tǒng)仍拉到與豎直方向成θ角的位置由靜止釋放,當系統(tǒng)向下運動到最低點時,求此時系統(tǒng)的角速度大小。
b.當θ角較大時,單擺的運動將不能看作簡諧運動,周期公式也不能使用。如果通過實驗測得上面(2)中的運動周期為T,能否推算出此時輕桿系統(tǒng)的運動周期?如果不能,請說明理由;如果能,請寫出推導過程并算出結(jié)果。
L
2
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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