如图所示,长l的轻直杆两端分别固定小球A和B,A、B都可以看作质点,它们的质量分别为2m和m.A球靠在光滑的竖直墙面上,B球放置在光滑水平地面上,杆与竖直墙面的夹角为37°.现将AB球由静止释放,A、B滑至杆与竖直墙面的夹角为53°时,VA:VB=______,A球运动的速度大小为______.(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8)

问题描述:

如图所示,长l的轻直杆两端分别固定小球A和B,A、B都可以看作质点,它们的质量分别为2m和m.A球靠在光滑的竖直墙面上,B球放置在光滑水平地面上,杆与竖直墙面的夹角为37°.现将AB球由静止释放,A、B滑至杆与竖直墙面的夹角为53°时,VA:VB=______,A球运动的速度大小为______.(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8)

根据题意,将A球速度分解成沿着杆与垂直于杆方向,同时B球速度也是分解成沿着杆与垂直于杆两方向.
则有,A球:v=vAsinα   v=vAcosα
而B球,

v
vBsinβ 
v
vBcosβ

由于同一杆,则有vAcosα=vBcosβ
又因α=53°,β=37° 所以vA:vB=4:3;
将AB球由静止释放,A、B滑至杆与竖直墙面的夹角为53°时,
根据动能定理可知,2mg(lcos37°-lcos53°)=
1
2
2m
v
2
A
+
1
2
m
v
2
B

解得:vA=8
gl
205

故答案为:4:3,8
gl
205

答案解析:根据运动的分合成与解,分别将AB两质点速度进行分解,并借助于同一杆的速度相同,从而确定两质点的速度关系;再由动能定理来得出两球的速度大小.
考试点:运动的合成和分解.
知识点:考查运动的分成与分解的规律,学会对实际的分解,同时对动能定理理解,当然也可以使用机械能守恒定律,但需要对系统做出守恒的判定.