高中物理,请教高手

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/02 20:24:39
长为2L的轻绳,两端各系质量为m的小球,中间系质量为M的小球,三球均静止于光滑的水平桌面上,绳处于拉直状态,今给小球M一冲击,使它获得水平速度V它的方向与绳垂直.求两端小球发生互相碰撞前的瞬间绳的张力.

完整的解题过程:
水平速度V的方向为x轴 两端小球发生互相碰撞前的瞬间
大球与小球在x轴方向上的速度相等设为v两小球在y轴上的速度设为u
由x轴方向上动量守恒MV=(M+2m)v
由机械能守恒1/2MV方=1/2Mv方+1/2 2m(v方+u方)
设绳的拉力为T

大球的M的加速度 a1=2T/M
小球m的加速度 a2=T/m
相对加速度a1+a2=an(向心加速度)

解上述六个式子可以得到答案.

特别注意的是,不能以M为参考系直接认为T是向心力.因为M在小球向撞时有外力作用,不是惯性参考系.非惯性参考系中要考虑到参照物的加速度,严格的说应该引入惯性力的概念来解答.但是考虑到高中知识的局限,如果不是竞赛的话,用”相对加速度”解答就可以了.

2004年江苏物理卷的压轴题就是这一题的模型,但是问题变为,求小球发生碰撞后绳子重新回到水平位置时绳子的张力.这个时候,大球受到的两个拉力平衡,没有加速度,因此是惯性参考系,直接用相对速度来算向心力就可以了.

水平速度V的方向为x轴 两端小球发生互相碰撞前的瞬间
大球与小球在x轴方向上的速度相等设为v两小球在y轴上的速度设为u
由x轴方向上动量守恒MV=(M+2m)v
由机械能守恒1/2MV方=1/2Mv方+1/2 2m(v方+u方)
设绳的拉力为T T提供小球瞬间作圆周运动的向心力
由牛顿第二定律 T=mu方/L
三个方程 三个未知数 解之便得答案

一楼好象不对,在碰撞前,还有竖直方向的加速度吧.好难哦,不会算.