字典翻译 问答 初中 政治 在长为l的轻质杆两端分别固定着质量为m和M的两个均质小球,设M>m,杆可绕位于中点的水平轴在竖直平面内转动,开始时用手托住M使杆静止在水平位置(如下图),释放后,求当杆转至竖
问题标题:
在长为l的轻质杆两端分别固定着质量为m和M的两个均质小球,设M>m,杆可绕位于中点的水平轴在竖直平面内转动,开始时用手托住M使杆静止在水平位置(如下图),释放后,求当杆转至竖
问题描述:

在长为l的轻质杆两端分别固定着质量为m和M的两个均质小球,设M>m,杆可绕位于中点的水平轴在竖直平面内转动,开始时用手托住M使杆静止在水平位置(如下图),释放后,求当杆转至竖直位置时两球的速度和转轴O所受作用力(杆与转轴的摩擦等阻力不计)。

____

刘朝晖回答:
  【分析】两球均做圆周运动,此时杆对m做正功,对M做负功,两球的机械能不守恒,而两球组成的系统受重力与O点的作用力,但O点的力不做功,所以系统的机械能守恒,由机械能守恒定律可求出两球到竖直位置时的速度。   n分别对两球进行受力分析,由圆周运动向心力公式可求得杆对两球的作用力,因为是轻杆,所以m对杆的作用力是向上、向下还是为零,需要进行分析。   设转至竖直位置时两球的速度为v,以最低处为零势能位置,   n由机械能守恒得:   n   n所以:   n   n因此杆转至竖直位置的瞬间两球所需向心力分别为:   n   n   n杆对小球M的作用力肯定指向转轴,其值:   n   n杆对小球m的作用力的大小与方向决定于mg与的大小。   n当时,(背离转轴);   n当时,(指向转轴);   n当时,。   n根据牛顿第三定律,细杆在竖直位置的受力情况如下图,有三种可能,所以转轴O所受作用力分别为:   n   n(方向向下)   n   n(方向向下)   n(方向向下)   【点评】两球组成的系统,在运动中除动能和势能外没有其他形式的能转化(增加或减少),所以系统的机械能守恒。   n本题的难点在于分析m与杆的作用力,这是轻杆模型的巧妙应用,有学生常常忽略这一点,造成漏解。
点击显示
政治推荐
热门政治推荐
  • 语文
  • 数学
  • 英语
  • 政治
  • 地理
  • 历史
  • 化学
  • 生物
  • 物理
  • 音乐
  • 体育
  • 美术