Question

9．課堂上老師做了一個演示實驗，在固定點O用細線懸掛小球構成單擺，將一直尺的左端置于O點的正下方的P點與擺線接觸，如圖所示．在豎直平面內(nèi)將擺球向左拉至水平標志線上，從靜止釋放，當擺球運動到最低點時，直尺在P 點擋住擺線，擺線碰到直尺，小球繼續(xù)向右擺動．對小球的這次運動過程用閃光頻率不變的頻閃照相的方法進行記錄，所得到照片的示意圖如圖所示．照片記錄了小球從左至右通過11個不同位置時的像，且拍得第1和第11個小球的像時，小球恰好分別位于兩側的最高點，且均在水平標志線上．（空氣阻力可以忽略）
①如果從能量的角度分析這個現(xiàn)象，下列說法中正確的是ACD．（選填選項前面的字母）
A．從最左端擺到最低點過程中，小球動能增大
B．從最左端擺到最低點過程中，小球重力勢能增大
C．向上平移直尺改變擋住懸線的位置，小球所能擺到的最大高度不變
D．小球在擺動過程中重力勢能與動能相互轉化，機械能守恒
②小球從左向右經(jīng)過最低點時，擺線在P 點被擋住的瞬間與被擋住前瞬間相比，擺線的拉力將變大（選填“變大”、“變小”或“不變”）；如果小球在P點的左、右兩側的運動都可視為簡諧運動，則擺線碰到直尺前后的擺長之比為9：4．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)功能關系判斷動能與重力勢能的變化；根據(jù)機械能守恒定律判斷小球能否上升到原來的高度；
（2）擺球經(jīng)過最低點時，線速度不變，半徑變小，由牛頓定律分析擺線張力的變化．根據(jù)單擺的周期公式判斷單擺的擺長關系．

解答 解：（1）A、從最左端擺到最低點過程中，小球受到的重力做功，小球的重力勢能轉化為小球的動能，小球動能增大，重力勢能減�。�故A正確，B錯誤；
C、根據(jù)機械能守恒定律知，小球運動的過程中只有重力做功，可知改變障礙物的位置，小球仍能達到原來的高度，故C正確；
D、小球在擺動過程中只有重力做功，小球 的重力勢能與動能相互轉化，機械能守恒．故D正確．
故選：ACD
（2）擺線碰到障礙物前后瞬間，小球的線速度大小不變，根據(jù)牛頓第二定律得，F(xiàn)-mg=m$\frac{{v}^{2}}{r}$，r變小，則張力變大．
由圖可知，在過O點的豎直先左側有6個點，右側有4個點，說明兩側的時間比為3：2，根據(jù)單擺的周期公式：T=$2π\(zhòng)sqrt{\frac{L}{g}}$，則：L∝T²
則該單擺的擺線碰到直尺前后的擺長之比為9：4．
故答案為：①ACD；②變大，9：4

點評 解決本題的關鍵知道擺線經(jīng)過最低點時與障礙物碰撞前后的線速度大小不變，難度不大，屬于基礎題．