把一個小球用細(xì)線懸掛起來,就成為一個擺(如圖),擺長為l,最大偏角為.小球運動到最低位置時的速度是多大?

答案:
解析:

  解析:首先對物體受力情況以及做功情況進行分析,據(jù)機械能守恒條件判斷是否守恒,而后依據(jù)機械能守恒規(guī)律進行求解.

  小球擺動過程中受重力和細(xì)線的拉力.細(xì)線的拉力與小球的運動方向垂直,不做功,所以這個過程中只有重力做功,機械能守恒.

  小球在最高點作為初狀態(tài),如果把最低點的重力勢能定為0,在最高點的重力勢能就是E p1=mg(l-lcos),而動能為零,即Ek1=0.

  小球在最低點為末狀態(tài),勢能E p2=0,而動能可以表示為Ek2

  運動過程中只有重力做功,所以機械能守恒,即Ek2+E p2=Ek1+Ep1

  把各個狀態(tài)下動能、勢能的表達式代入,得

  =mg(l-lcos)

  由此解出

  從得到的表達式可以看出,初狀態(tài)的角越大,cos越小,(1-cos)就越大,v也就越大.也就是說,最初把小球拉得越高,它到達最下端時的速度也就越大,這與生活經(jīng)驗是一致的.

  方法歸納:小球在最高點與最低點的高度差為l-lcos,這點可由幾何關(guān)系得出.解決一個問題之后要對結(jié)論進行分析檢驗.如果與已有的知識或日常經(jīng)驗不一致,則要認(rèn)真考慮,看看是否出現(xiàn)了錯誤.


練習(xí)冊系列答案
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把一個小球用細(xì)線懸掛起來,就成為單擺,擺長為L,最大偏角為θ,如果阻力可以忽略,小球運動到最低位置時的速度為多大?

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如圖所示,把一個小球用細(xì)線懸掛起來,就成為一個擺,擺長為l,最大偏角為θ.如果阻力可以忽略,
(1)小球運動到最低位置時的速度是多大?
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5-8-2

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