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秋千由踏板和绳构成,人在秋千上的摆动过程可以简化为单摆的摆动,等效“摆球”的质量为m,人蹲在踏板上时摆长为l1,人站立时摆长为l2。不计空气阻力,重力加速度大小为g。
(1)如果摆长为l1,“摆球”摆到最高点时摆角为θ,求此时“摆球”加速度的大小。
(2)人蹲着摆动和站立摆动时如果摆角均小于5°,则时间t内哪一种情况摆动次数多?多几次?
(3)在没有别人帮助的情况下,人可以通过在低处站起、在高处蹲下的方式使“摆球”摆得越来越高。设人蹲在踏板上从最大摆角θ1开始运动,到最低点时突然站起,此后保持站立姿势摆到另一边的最大摆角为θ2。假定人在最低点站起前后“摆球”摆动速度大小不变,通过计算证明θ2>θ1

【答案】(1)如果摆长为l1,“摆球”摆到最高点时摆角为θ,此时“摆球”加速度的大小为gsinθ;
(2)人蹲着摆动和站立摆动时如果摆角均小于5°,则时间t内站着摆动的情况摆动次数多,多的次数为
t
2
π
g
l
2
-
g
l
1

(3)证明过程如上解析所示。
【解答】
【点评】
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