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對(duì)A球,它做自由落體運(yùn)動(dòng),自h高度下落至O點(diǎn)
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【錯(cuò)解】 對(duì)B球,可視為單擺,延用單擺周期公式可求B球到達(dá)O點(diǎn)的時(shí)間:
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例3 如圖6-1所示,光滑圓弧軌道的半徑為R,圓弧底部中點(diǎn)為O,兩個(gè)相同的小球分別在O正上方h處的A點(diǎn)和離O很近的軌道B點(diǎn),現(xiàn)同時(shí)釋放兩球,使兩球正好在O點(diǎn)相碰。問h應(yīng)為多高?
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的重力勢(shì)能也不變。但是由于第二次擺的質(zhì)量增大了(實(shí)際上單擺已經(jīng)變成另一個(gè)擺動(dòng)過程了),勢(shì)能EP=mgh不變,m大了,h就一定變小了,也就是說,振幅減小了。因此正確答案應(yīng)選B。
【評(píng)析】 本題的分析解答提醒我們,一是考慮要全面,本題中m,v兩因素的變化對(duì)確定的單擺振動(dòng)究竟會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響,要進(jìn)行全面分析;二是分析問題要有充分的理論依據(jù),如本題中決定單擺振動(dòng)的頻率
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單擺的周期與質(zhì)量無關(guān),與單擺的運(yùn)動(dòng)速度也無關(guān)。當(dāng)然,頻率也與質(zhì)量和速度無關(guān),所以不能選C,D。
(2)決定振幅的是外來因素。反映在單擺的運(yùn)動(dòng)中,可以從能量去觀察,從上面分析我們知道,在平衡位置(即最低點(diǎn))時(shí)的動(dòng)能EK
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而振幅與質(zhì)量、速度無關(guān)(由上述理由可知)所以振幅不變,應(yīng)選C。
錯(cuò)解三:認(rèn)為頻率要改變,理由同錯(cuò)解二。而關(guān)于振幅的改變與否,除了錯(cuò)解一中所示理由外,即總能量不變,而因?yàn)橹亓?shì)能EP=mgh,EP不變,m變?yōu)樵瓉淼?倍,h一定變小了,即上擺到最高點(diǎn)的高度下降了,所以振幅要改變,應(yīng)選D。
【錯(cuò)解原因】 此題主要考查決定單擺頻率(周期)和振幅的是什么因素,而題中提供了兩個(gè)變化因素,即質(zhì)量和最大速度,到底頻率和振幅與這兩個(gè)因素有沒有關(guān)系。若有關(guān)系,有什么關(guān)系,是應(yīng)該弄清楚的。
而錯(cuò)解二和錯(cuò)解三中都認(rèn)為頻率不變,這是因?yàn)闉椴磺宄䴖Q定單擺的因素是擺長(zhǎng)l和當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭,而與擺球質(zhì)量及運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的速度無關(guān)。
錯(cuò)解二中關(guān)于頻率不變的判斷是正確的,錯(cuò)誤出現(xiàn)在后半句的結(jié)論上。判斷只從能量不變?nèi)タ,?dāng)E總不變時(shí),EP=mgh,m變大了,h一定變小。說明有些同學(xué)考慮問題還是不夠全面。
【分析解答】 (1)實(shí)際上,通過實(shí)驗(yàn)我們已經(jīng)了解到,決定單
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變(指平衡位置動(dòng)能也就是最大動(dòng)能),由機(jī)械能守恒可知,勢(shì)能也不變。所以振幅也不變,應(yīng)選A。
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