如图，水平足够长光滑固定直杆AB上穿有质量为M的滑块，其上用光滑铰链着一个长为L的轻杆，杆的另一端固定着一个质量为M的小球，初始时，系统静止，轻杆水平。小题1:

题文

如图，水平足够长光滑固定直杆AB上穿有质量为M的滑块，其上用光滑铰链着一个长为L的轻杆，杆的另一端固定着一个质量为M的小球，初始时，系统静止，轻杆水平。
小题1:1给小球以竖直向上的初速v₀₁，球到达最高点时杆与水平方向呈θ角，（θ<90⁰），求v₀₁。
小题2:2给小球以竖直向上的初速v₀₂，球到达最高点时的速度为v，求v₀₂。


         

题型：未知 难度：其他题型

答案

小题1:

  
小题2:

解析

小题1:此题中须弄清的几个问题是，小球上升过程中，滑块是向左还是向右运动；小球到达最高点时是否有速度；此时滑块的速度方向如何；我们不妨这样来分析，若没有杆连接，则滑块不动，且小球将竖直向上运动。即最初杆有被拉伸的趋势。则滑块将向左运动。运动中小球和滑块在水平方向上不受外力，所以系统水平方向上动量守恒，①问中，假设小球在最高点时有水平向左的速度，则由水平方向动量守恒得滑块将有向右的速度，则上面的分析可知，滑块向左运动中出现向右的速度这是不可能的；若小球在最高点时有向左的速度，则由水平方向动量守恒可知，这时滑块将具有水平向左的速度，二者速度相反，则小球还是要上升，那么此时的位置就不是最高的；若小球具有向上或向下的速度，即小球处于上升或下降的过程中，则小球此时的位置也不是最高的。


①问中小球在最高点时不可能有速度。即速度为0，则由系统水平方向动量守恒得滑块此时的速度也是0，
则由系统机械能守恒（并非小球的机械能守恒）
得  

mv₀₁²＝mgLsinθ，   解得v₀₁＝

  
小题2:2问中小球在最高点时的速度不为0，即小球到达最高点时轻杆竖直且速度向右。
由水平方向动量守恒得
mv－Mv_x＝0
又由系统机械能守恒

mv₀₂²＝mgL+

mv²+

Mv_x²
以上两式联立，可解得v₀₂＝

考点

据考高分专家说，试题“如图，水平足够长光滑固定直杆AB上穿有质.....”主要考查你对 [动量守恒定律 ]考点的理解。

动量守恒定律

动量守恒定律：
1、内容：一个系统不受外力或者所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。
2、表达式：m₁v₁+m₂v₂=m₁v₁'+m₂v₂'。
3、动量守恒定律成立的条件：
①系统不受外力或系统所受外力的合力为零；
②系统所受的外力的合力虽不为零，但系统外力比内力小得多，如碰撞问题中的摩擦力，爆炸过程中的重力等外力比起相互作用的内力来小得多，可以忽略不计；
③系统所受外力的合力虽不为零，但在某个方向上的分量为零，则在该方向上系统的总动量的分量保持不变。
4、动量守恒的速度具有“四性”：
①矢量性；②瞬时性；③相对性；④普适性。

动量守恒定律与机械能守恒定律的比较：

系统动量守恒的判断方法:

方法一：南动量守恒的条件判断动量守恒的步骤如下：
(1)明确系统由哪几部分组成。
(2)对系统中各物体进行受力分析，分清哪些是内力，哪些是外力。
(3)看所有外力的合力是否为零，或内力是否远大于外力，从而判断系统的动量是否守恒。
方法二：南系统动量变化情况判断动量守恒方法如下：
(1)明确初始状态系统的总动量是多少。
(2)对系统内的物体进行受力分析、运动分析，确定每一个物体的动量变化情况。
(3)确定系统动量变化情况，进而判定系统的动量是否守恒。