如圖所示裝置,一質(zhì)量為m的圓環(huán)套在一光滑桿上,桿固定,傾角為α=60°,用輕繩通過(guò)滑輪與質(zhì)量為M的物塊相連,現(xiàn)將m拉到A位置由靜止釋放,AO水平,m向下運(yùn)動(dòng)到達(dá)最低點(diǎn)B,已知OC垂直于桿,β=58.7°,A距滑輪L=1米.
(1)求M:m;
(2)若M:m=2.5,試求m運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的速度v;
(3)簡(jiǎn)要描述m從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中,M的速度大小變化情況.
有一位同學(xué)在解第(1)小問(wèn)時(shí)的思路是這樣的:m在B點(diǎn)速度為零,所以所受合外力為零,列出方程,從而解出M:m.
你認(rèn)為該同學(xué)的解法正確嗎?
若認(rèn)為正確,按該同學(xué)的思路列出第(1)小問(wèn)的方程,不用算出,并完成第(2)、(3)小問(wèn).若認(rèn)為有錯(cuò)誤,請(qǐng)說(shuō)明理由,給出第(1)小問(wèn)正確的解法,列出方程,不用算出,并完成第(2)、(3)小問(wèn).
(1)該同學(xué)的解法是錯(cuò)誤的.因?yàn)樵贐點(diǎn)雖然速度為零,但并不處于平衡狀態(tài).所以不能根據(jù)平衡條件列式求解M:m.
正確的解法是:由系統(tǒng)機(jī)械能守恒得:
mgLsinα(cosα+tanβsinα)=MgL(?1)----------①
或
=MgL(?1)----------②
可得:
=(2)m運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí),在沿繩方向的速度為0,所以此時(shí)M速度為0,由機(jī)械能守恒定律得
mv2=mgLcosαsinα+MgL(1?sinα)由M=2.5m
解出v=3.92m/s
(3)M向下先加速、再減速到零、然后向上加速、再減速到零.
答:(1)該同學(xué)的解法是錯(cuò)誤的.因?yàn)樵贐點(diǎn)雖然速度為零,但并不處于平衡狀態(tài).所以不能根據(jù)平衡條件列式求解M:m.
正確的解法見(jiàn)上.
(2)m運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的速度v是3.92m/s;
(3)m從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中,M向下先加速、再減速到零、然后向上加速、再減速到零.