小题1:此题中须弄清的几个问题是,小球上升过程中,滑块是向左还是向右运动;小球到达最高点时是否有速度;此时滑块的速度方向如何;我们不妨这样来分析,若没有杆连接,则滑块不动,且小球将竖直向上运动。即最初杆有被拉伸的趋势。则滑块将向左运动。运动中小球和滑块在水平方向上不受外力,所以系统水平方向上动量守恒,①问中,假设小球在最高点时有水平向左的速度,则由水平方向动量守恒得滑块将有向右的速度,则上面的分析可知,滑块向左运动中出现向右的速度这是不可能的;若小球在最高点时有向左的速度,则由水平方向动量守恒可知,这时滑块将具有水平向左的速度,二者速度相反,则小球还是要上升,那么此时的位置就不是最高的;若小球具有向上或向下的速度,即小球处于上升或下降的过程中,则小球此时的位置也不是最高的。
①问中小球在最高点时不可能有速度。即速度为0,则由系统水平方向动量守恒得滑块此时的速度也是0,
则由系统机械能守恒(并非小球的机械能守恒)
得
mv
012=mgLsinθ, 解得v
01=
小题2:2问中小球在最高点时的速度不为0,即小球到达最高点时轻杆竖直且速度向右。
由水平方向动量守恒得
mv-Mv
x=0
又由系统机械能守恒
mv
022=mgL+
mv
2+
Mv
x2以上两式联立,可解得v
02=