如图所示在一根细棒的中点C和端点B,分别固定两个质量、体积完全相同的小球,棒可以绕另一端A在竖直平面内无摩擦地转动.若从水平位置由静止释放,求两球到达最低位置时线速度

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 机械能守恒定律/2022-11-10 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示在一根细棒的中点C和端点B,分别固定两个质量、体积完全相同的小球,棒可以绕另一端A在竖直平面内无摩擦地转动.若从水平位置由静止释放,求两球到达最低位置时线速度的大小.小球的质量为m,棒的长度为L,质量不计..某同学对此题的解法是:
设最低位置时B球和C球的速度大小分别为v1、v2,运动过程中只有重力对小球做功,所以每个球的机械能都守恒.:
C球有  
1
2
m
v21
=mg
L
2
v1=

gL

B球有  
1
2
m
v22
=mgL
v2=

2gL

你同意上述解法吗?若不同意,请简述理由并求出你认为正确的答案.
魔方格

◎ 答案

我不同意上述解法.
在转动过程中,B、C两球的角速度相同,设B球的速度为vB,C球的速度为vC,则有
vB=2vC      ①
以B、C和杆组成的系统机械能守恒,由机械能守恒定律,并选最低点为零势能参考平面,则有
E1=mg?L+mg?L=2mgL,
E2=mg
L
2
+
1
2
mvB2+
1
2
mv
C
2

E1=E2
由①②③式结合可以求出
vB=

12
5
gL

vC=

3
5
gL

答:两球到达最低位置时线速度的大小分别为:vB=
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