Question

（1）用如图甲所示实验装置演示单摆的振动图象，细沙从摆动的漏斗的底部均匀下落，纸板沿着跟摆动方向垂直的方向匀速移动，落在纸板上的沙排成粗细变化的一条曲线如图8乙，观察这条细沙曲线，找出其形态特征，并由此说明这个沙摆的摆动规律．（要求列出两条，为叙述方便，可在图上标注字母）

①细沙曲线

 

，说明沙摆

 

；②细沙曲线

 

，说明沙摆

 

．
（2）但有两位同学分别使用同一套仪器观察单摆作简谐运动时的振动图象，已知两人实验时都未重新调整摆长，落在木板上的细砂形成的曲线如图8丙、丁所示．两曲线不同的原因是①

 

，②

 

．

Answer 1

分析：（1）单摆摆动的周期T=2π

L g

，知单摆的周期与摆球的质量无关，所以周期不变．单摆在摆动的过程中经过平衡位置的速度最大，最大位移处的速度为0．
（2）有两位同学分别使用同一套仪器观察单摆作简谐运动时的振动图象如图（丙）所示的曲线，纸板运动变慢，不能说明沙摆的周期发生变化．

解答：解：（1）①观察细沙曲线，发现两侧粗，沙子多，中间细，沙少，是因为沙摆在摆动的过程中，经过平衡位置速度最大，最大位移处速度为0，所以中间经过的时间少，沙少，两侧经历的时间多，沙多．
②观察细沙曲线，沿轴OO′方向呈周期性分布，因为单摆做周期性运动，且周期不变．
（2）①在同样长的纸板上，由丙图看出纸板记录沙摆的周期个数增加，纸板用时变长，说明拉动纸板匀速运动的速度变小．
②从图象中可知，两个图象开始的位置不同，说明两个人开始拉动木板的时间不同
故答案为：（1）①两侧粗，沙子多，中间细，沙少；沙摆在摆动的过程中，经过平衡位置速度最大，最大位移处速度最小．
②沿轴OO′方向呈周期性分布；单摆做周期性运动，且周期不变．
（2）①拉动纸板匀速运动的速度大小不同．②两个图象开始的位置不同，说明两个人开始拉动木板的时间不同．

点评：解决本题的关键掌握单摆的周期与摆球的质量无关，以及单摆在摆动的过程中经过平衡位置的速度最大，最大位移处的速度为0．