高中物理知识在生活中的应用(高中物理质心的应用)
今天我们继续来看质心的应用,在这里,我们需要明确一个特殊情况或者说大家容易自以为是的一个情况那就是质心在机械能的应用中有着特殊的公式,换个说法就是质心,在计算系统所受外力的情况下,和平常的算法没有何区别,但是在计算机械能的时候还是不同的,这个大家要注意。继续看两道例题
如图所示,
长度相同的三根轻质杆构成一个三角形支架,在A处固定质量为2m的小球,B处固定质量为m的小球支架悬挂在o点,可绕过o点并与支架所在平面相垂直的固定转轴转动,开始时,oB与水平地面相垂直,放手后开始运动,在不计任何阻力的情况下,下列说法正确的是
①A球到达最低点时速度为零。②A球机械能减少量等于B球机械能增加量。③B球向左摆动所能达到的最高位置应高于A球开始运动的高度。④当支架从左向右摆动时,A球一定能回到起始高度。
方法一,根据机械能守恒定律,我们很容易的就可以判定第二个选项和第四个选项是正确的,那么,第一个选项和第三个选项就需要好好斟酌一下。那第一个选项来说,当a球到达最高点时,如果速度为零,那么,b球的速度也为零,画一个草图,我们就可以知道此时的机械能大概是多少,或者说我们可以看到初始状态和结束状态,a球和b球所组成的系统机械能分别是同一高度下a球的势能和b球的势能,显然,机械能不守恒,所以说a球到达最低点时,速度肯定不为零,所以a球到达最高点时,仍然会向左运动,所以当速度为零的时候,b球所能达到的最高位置应该高于a球开始运动时的高度。
方法二,如果我们把a球和b球看成一个系统,并且令他们的质心为c点如图所示
我们就可以把这个系统看做单摆,很容易得出智鑫应该关于竖直方向对称,画一画草图,我们大概就可以知道这个摆,最后摆到哪个位置?就很快速的完成了这道题。
我们再来看一道容易犯错的模型,如图所示
如果ob ba之间是一根轻质绳子,那么,如果AB一起做匀速园周运动的时候,Ob产生的拉力也很容易通过AB的质心的角速度和半径,计算出来,但是这里最容易犯的错误是,误以为此时,质心的动能就是系统AB的动能。这是错的,这是错的,这是错的。请大家记住质心的动能定理是柯尼希定理,即质点系的动能等于质心平动动能与相对质心平动坐标系运动的动能之和。此时,我们最好还是用系统每一个质点的动能,何来计算比较准确,不容易犯错。
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