高中物理中不"轻"的"轻杆"
高中物理中不“轻”的“轻杆”
河南省信阳高级中学 陈庆威 2016.10.19
高中物理中的轻杆、轻绳、轻弹簧这些模型,在我们学习的过程中总是如影随行,很多时候我们也学着去正面面对,可还是无奈于试题的难度。下面我整理几例,希望通过对它们的学习,你对轻模型中的“轻杆”模型有所“感悟”。 典例1:如图所示,半径为R 的光滑圆环竖直放置,环上套有质量分别为m 和2m 的小球A 和B ,A 、B 之间用一长为
则()
A .B 球从开始运动至到达圆环最低点的过程中,杆对B 球所做的总功为零
B .A 球运动到圆环的最低点时,速度为零
C .B 球可以运动到圆环的最高点
D .在A 、B 运动的过程中,A 、B 组成的系统机械能守恒
分析:
(1)把AB 看成一个系统,只有重力做功,系统机械能守恒,根据机械能守恒定律即可求解;
(2)对A 球运用动能定理即可求解;
(3)设B 球到右侧最高点时,OB 与竖直方向夹角为θ,圆环圆心处为零势能面.系统机械能守恒,根据机械能守恒定律即可求解.
解析:
A 、系统机械能守恒,m A gR +m B gR =
得,v A =2gR
对B 球,根据动能定理,m B gR +W =
解得,W=0,A 正确B 错误;
C 、设B 球到右侧最高点时,OB 与竖直方向夹角为θ,圆环圆心处为零势能面. R 的轻杆相连。开始时A 在圆环的最高点,现将A 、B 静止释放,1122m A v A +m B v B 又因为v A =v B 2212m B v B 2
s -m A gRsin θ 系统机械能守恒,m A gR =m B gRco θ
代入数据得,θ=30°
所以B 球在圆环右侧区域内能达到的最高点与竖直方向夹角为30°,C 错误;