一轻杆一端固定质量为m的小球,以另一端O为圆心,使小球在竖直平面内作半径为R的圆周运动,如图所示,
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我认为:在杆的转动过程中,杆对小球的支持力并不是总是沿着杆的方向,因此杆能对小球做功,机械能就不守恒,可是在处理相关问题时还经常用到机械能守恒,不知这种情况下机械能为什么还守恒?
这个是高中学习机械能守恒问题中最容易产生疑问的地方,因为杆的作用力确实不一定沿杆的方向这个结论已经深入人心了,但是强调一点的是这个不一定,不是一定不,也就是说还是可以沿着杆的方向的,呵呵。当然对于这个题目到底力沿杆的方向吗?杆对物体做功了吗?小球机械能还守恒吗?要解答这些问题,不要直接找杆是否做功,然后根据功的定义找力的方向,那就困难了!正确的思路应该是这样:
因为功是能量转化的量度,一个力如果做了功,肯定是转化了能量形式,或者从一个物体转移到另外一个物体。如果杆做了正功,小球机械能会增加,那么杆消耗的是哪里的能量呢?杆是轻杆,没有动势能。同样,如果杆做了负功,那么小球机械能会减小,杆占用了什么能量呢?杆是轻杆,没有动势能。也就是说杆无法输出或者得到能量,当然小球机械能守恒了,这样就知道杆不做功了,那杆的作用力也肯定沿杆的方向了!
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