如图所示,轻杆两端各系一个质量均为M的小球A、B,轻杆可绕O的光滑水平轴在竖直面内转动,A球到O的距离为L1,B球到O的距离为L2,且L1>L2,轻杆水平时无初速释放小球,不计空气阻力,杆竖直时两球的角速度为多少?

问题描述:

如图所示,轻杆两端各系一个质量均为M的小球A、B,轻杆可绕O的光滑水平轴在竖直面内转动,A球到O的距离为L1,B球到O的距离为L2,且L1>L2,轻杆水平时无初速释放小球,不计空气阻力,杆竖直时两球的角速度为多少?

选AB整体为研究对象,由机械能守恒得:mg(L1-L2)=

1
2
mv
2
1
+
1
2
mv
2
2

并且有:
v1
v2
L1
L2

由线速度与角速度的关系可得:ω=
v1
L1

联立以上3式解得:ω=
2g(L1−L2)
L
2
1
+L
2
2

答:杆竖直时两球的角速度为
2g(L1−L2)
L
2
1
+L
2
2

答案解析:选AB整体为研究对象,机械能守恒,可得各个球的速度,由线速度与角速度的关系可得角速度
考试点:机械能守恒定律;线速度、角速度和周期、转速.

知识点:确认机械能守恒,采用能量转化的表达式,注意到两球的角速度相等.