解析:若△t=T/2或△t=nT-T/2,(n=1,2,3....),则在t 和(t+△t)两时刻振子必在关于干衡位置对称的两位置(包括平衡位置),这两时刻.振子的位移、回复力、加速度、速度等均大小相等,方向相反.但在这两时刻弹簧的长度并不一定相等(只有当振子在t和(t-△t)两时刻均在平衡位置时,弹簧长度才相等).反过来.若在t和(t-△t),两时刻振子的位移(回复力、加速度)和速度(动量)均大小相等.方向相反,则△t一定等于△t=T/2的奇数倍.即△t=(2n-1)T/2(n=1,2,3...).如果仅仅是振子的速度在t 和(t+△t),两时刻大小相等方向相反,那么不能得出△t=(2n一1)T/2,更不能得出△t=nT/2(n=1,2,3...).根据以上分析.A、C选项均错.
若t和(t+△t)时刻,振子的位移(回复力、加速度)、速度(动量)等均相同,则△t=nT(n=1,2,,3...),但仅仅根据两时刻振子的位移相同,不能得出△t=nT.所以B这项错.若△t=T,在t和(t+△t)两时刻,振子的位移、回复力、加速度、速度等均大 小相等方向相同,D选项正确。
2.单摆。
(1)单摆振动的回复力是重力的切向分力,不能说成是重力和拉力的合力。在平衡位置振子所受回复力是零,但合力是向心力,指向悬点,不为零。
(2)当单摆的摆角很小时(小于5°)时,单摆的周期,与摆球质量m、振幅A都无关。其中l为摆长,表示从悬点到摆球质心的距离,要区分摆长和摆线长。
(3)小球在光滑圆弧上的往复滚动,和单摆完全等同。只要摆角足够小,这个振动就是简谐运动。这时周期公式中的l应该是圆弧半径R和小球半径r的差。
(4)摆钟问题。单摆的一个重要应用就是利用单摆振动的等时性制成摆钟。在计算摆钟类的问题时,利用以下方法比较简单:在一定时间内,摆钟走过的格子数n与频率f成正比(n可以是分钟数,也可以是秒数、小时数......),再由频率公式可以得到:
【例6】 已知单摆摆长为L,悬点正下方3L/4处有一个钉子。让摆球做小角度摆动,其周期将是多大?
解析:该摆在通过悬点的竖直线两边的运动都可以看作简谐运动,周期分别为和,因此该摆的周期为 :
【例7】 固定圆弧轨道弧AB所含度数小于5°,末端切线水平。两个相同的小球a、b分别从轨道的顶端和正中由静止开始下滑,比较它们到达轨道底端所用的时间和动能:ta__tb,Ea__2Eb。