高一 物理 机械能守恒定律应用 请详细解答,谢谢! (17 9:58:38)

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/05/25 09:25:32
一个质量为m的小球拴在长L的细线上做成一个单摆,把小球从平衡位置O拉至A,使细线与竖直方向成一夹角,然后轻轻释放。若在悬点O’的正下方有一颗钉子,试讨论,钉子在何处时,(1)可使小球绕钉子来回摆动;(2)可使小球绕钉子做圆周运动

小球摆动过程中,只有小球的重力做功。当不考虑细线碰钉时的能量损失时,无论小球绕钉来回摆动,或绕钉做圆周运动,小球的机械能都守恒。
(1)设PO′=x,当0<x≤Lcosθ时可使小球绕钉来回摆动.
(2) 小球绕钉做圆周运动的半径r=L-x,在圆周运动的最高点速度v≥ ①,
由动能定理得:mg[L(1-cosθ)-2 r]= -0②,由①②得当 ≤x≤L时可使小球绕钉做圆周运动.

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分析: 小球摆动过程中,只有小球的重力做功.当不考虑细线碰钉时的能量损失时,无论小球绕钉来回摆动,或绕钉做圆周运动,小球的机械能都守恒.
解 :(1)小球绕钉来回摆动时,只能摆到跟开始位置a等高的地方,因此,钉子p的位置范围只能在过a点的水平线与竖直线oo′的交点上方,即钉子离悬点o′的距离h应满足条件0≤h≤lcosθ.
(2)设钉子在位置p′时刚好使小球能绕钉做圆周运动,圆半径r=p′o,设小球在最高点c的速度为vc,并规定最低处o为重力势能的零位置(图5-49),由a、c两位置时的机械能守恒.....
接下来自己做吧