3、张紧状态,释放摆球,则摆球在竖直平面内的ABC之间来回摆动,其中B点为运动中最低位置,∠AOB=∠COB=α,α小于10°且是未知量。图(乙)表示由计算机得到细线对摆球的拉力大小F随时间变化的曲线,且图中t=0时刻为摆球从A点开始运动的时刻,根据力学规律和题中信息(g取10m/s2)求:(1)单摆的周期和摆长;(2)摆球的质量;(3)摆动过程中的最大速度。解:(1)由图1可知周期 T=0.4π s 由 T=2π有 L=解得:L=0.4 m (2)在 B
4、点拉力最大,Fmax=0.510N,有Fmax-mg=m ①在 A 和 C 点拉力最小,Fmin=0.495N有 Fmin=mgcosθ ②从 A 到 B 的过程中摆球的机械能守恒,有 mgL(1-cosθ)=③由①②③式消去cosθ 和 v2,有m=代入数据得:m=0.05 kg (3)由①式解得:v=0.283 m/s 答:(1)单摆的振动周期为0.4πs,摆长为0.4m;(2)摆球的质