物理角速度在哪里最大,高中物理什么是角速度

首页 > 教育培训 > 作者:YD1662023-05-22 07:49:15

质心——质量中心简称,指物质系统上被认为质量集中于此的一个假想点。

若重力场是均匀的,质心和重心是同一位置,在高中阶段,质心和重心是等同的。

例题:如图所示,

物理角速度在哪里最大,高中物理什么是角速度(1)

一质量不计的竖直圆盘可绕固定的水平轴O在竖直平面内无摩擦地转动。圆盘上固定着质量均为m小球A和B,且OA=√3a,OB=a,OA与OB垂直。当OA处于水平位置静止释放,则在圆盘转动过程中,下列说法正确的有()

A.转动过程中AB球组成的系统机械能守恒

B.当A球位于O点正下方时,圆盘转动的角速度达到最大

C.圆盘转动过程中,圆盘始终对A球不做功

D.圆盘沿顺时针方向转动到角速度为0时OA与竖直方向成30°角

解析:选AD。圆盘在竖直平面内无摩擦地转动,对于A、B球组成的系统只有重力做功,系统的机械能守恒,故A正确;A、B球组成的系统重心位于两者连线的中点,当系统的重心到达点正下方时,系统重力势能减少量最大,则动能的增加量最大,圆盘转动的角速度最大,可知,当A球位于点正下方时,圆盘转动的角速度不是最大,故B错误;圆盘转动过程中,由于B的机械能是变化的,由系统的机械能守恒知,A的机械能是变化的,由功能关系可知圆盘对A球做功,故C错误;设圆盘沿顺时针方向转动到角速度为O时OA与竖直方向成角,根据系统的机械能守恒知:从开始释放到圆盘角速度为0的过程中,A的机械能减少量等于B的机械能增加量,得mg·3acosα=mga(1 sinα),解得α=30°,故D正确。

对于B选项,常规解法:

物理角速度在哪里最大,高中物理什么是角速度(2)

设小球A转动θ时,圆盘转动的角速度最大,OB也逆时针转动θ,A下降Lsinθ,B上升L(1-cosθ),A减少重力势能√3mgLsinθ,B增加重力势能mgL(1-cosθ),A、B系统减少的重力势能√3mgLsinθ-mgL(1-cosθ)。

系统重力势能最小时,也就是减少的重力势能最大,根据机械能守恒,动能即最大。

也就是求√3mgLsinθ-mgL(1-cosθ)的最大值。

求√3sinθ-1 cosθ的最大值

当θ=60°时最大。

物理角速度在哪里最大,高中物理什么是角速度(3)

两相对位置不变的小球质心位置的计算:

两小球到质心的位置与质量成反比。

例题:质量不计的直角支架两端分别连接质量为m和2m的小球A和B,支架的两直角边长度分别为2l和l,支架可绕固定轴在竖直平面内无摩擦转动,如图所示.

物理角速度在哪里最大,高中物理什么是角速度(4)

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