荡秋千中的物理问题生活中有很多日常活动与物理知识有关,只要认真去观察去思考,总会发现很多有趣的问题可以用物理来解释。荡秋千是常见的活动,老少皆宜,细心的人会在这过程中发现很多的物理问题。本文主要从三个方面谈谈这其中的物理问题.第一方面:有关圆周运动的问题。首先,荡秋千活动显然可以看成是人绕悬点的圆周运动。当然,更加近似的,也可以把这个模型简化成类似单摆的绳拉小球的圆周运动。例题一.关于小孩荡秋千,有下列说法,这些说法正确的是()①重一些的孩子荡秋千,它摆动的频率会更大②孩子在秋千达到最低处有失重的感觉③拉绳被磨损了的秋千,绳子最容易在最低点断④孩子在秋千达到最高处有失重的感觉a.①②b.③④c.②④d.①③解释:首先,类似单摆,人在荡秋千过程中只有重力做功,mgh=12mv02,人的运动快慢与人的质量是无关的,所以①错。其次,由圆周运动的向心力公式,可知荡秋千到最低点时向心加速度方向向上,应该是超重的,这个位置的绳子拉力最大,所以②错③对,而在最高点时,加速度向下,所以是失重,所以④对。答案是b。第二类:有关能量的问题。荡秋千中的能量是守恒的,这是肯定的,但是机械能一定守恒吗(在不计空气阻力的情况下)?其实应该分两种情况:一是荡秋千过程中人始终相对绳子不动,二是荡秋千过程中人在适当时机蹲下或者站起来。第一种情况,如果人在荡秋千始终相对绳子不动,则荡秋千时人的动能、重力势能、均发生变化。在最高点时,动能最小,重力势能最大;在最低点时,动能最大,重力势能最小。如果不计阻力,动能和重力势能相互转化,机械能总量保持不变,也就是机械能守恒。但在现实生活中一定存在有阻力,所以机械能不守恒,机械能越来越小,秋千也就越荡越低,最后停下来。第二种情况,如果人在秋千上一会儿站起来,一会儿蹲下去,那秋千有可能能越荡越高!例题二.在杂技“荡秋千”表演中,一名演员在秋千上一会儿站起来,一会儿蹲下去,那秋千却能越荡越高。为了使秋千尽快荡起来,下列关于演员应该在何时站起、何时蹲下的说法,正确的是()a.应该在秋千荡至最高点时站起b.应该在秋千荡至最低点时站起c.应该在秋千荡至最高点时蹲下d.应该在秋千荡至最低点时蹲下解释:如图,在秋千摆到最高点时下蹲(c到d),在秋千摆到最低点时起立(e到f)。则从d到e下摆由机械能守恒:mgrd(1-cosθ1)=12mve2(注意此时的绳子长度为rd)则从f到g下摆由机械能守恒:12mvf2=mgru(1-cosθ2)(注意此时的绳子长度为ru