擺動是生活中常見的運動形式,秋千、鐘擺的運動都是我們熟悉的擺動。擺的形狀各異,卻遵循著相似的規(guī)律。
(1)如圖1所示,一個擺的擺長為L,小球質量為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。
a.求小球運動到最低點時繩對球的拉力的大小F。
b.如圖2所示,當小球運動到擺線與豎直方向夾角為α(α<θ)時,求此時小球的角速度大小ω1。
(2)如圖3所示,長為L的輕桿,一端可繞固定在O點的光滑軸承在豎直平面內轉動,在距O點為L2和L處分別固定一個質量為m、可看作質點的小球,忽略輕桿的質量和空氣阻力。
a.將桿與小球組成的系統(tǒng)拉到與豎直方向成θ角的位置由靜止釋放,當系統(tǒng)向下運動到與豎直方向夾角為α(α<θ)時,求此時系統(tǒng)的角速度大小ω2。
b.若θ較小,系統(tǒng)的運動可看作簡諧運動,對比ω2和ω1的表達式,參照單擺的周期公式T=2πLg,寫出此系統(tǒng)做簡諧運動的周期的表達式,并說明依據。
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L
2
L
g
【考點】桿球類模型及其臨界條件.
【答案】見試題解答內容
【解答】
【點評】
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