在此,小球在水平方向的速度突变为0,消失了,只剩下竖直向下的速度,此后,小球以为初速向下做圆周运动(同学们往往在此发生错误)。设小球下落到最低点时速度为,绳子拉力为,由机械能守恒:
又由牛顿第二定律有:
解得:
三. 与绳子相连接的物体,机械能发生突变
与松弛的绳子相连接的物体,在突然被绳子紧拉一下时,其机械能会发生突变,转变为其他形式的能,解这类题目要特别注意,否则将发生一系列连锁错误。
例3. 在光滑水平面上,有一质量的小车,通过一根几乎不可伸长的轻绳与另一质量的拖车连接,一质量的物体放在拖车的平板上,物体与平板间的动摩擦因数,开始时,拖车静止,绳未拉紧,如图3所示,小车以的速度前进,求:
(1)以同一速度前进时,其速度的大小;
(2)物体在拖车平板上移动的距离。
图3
分析与解答:整个运动过程可分成两个阶段:①绳子被拉紧时,m1与m2获得共同速度,m1、m2系统的动量守恒,由于绳子由未绷紧到绷紧,会有机械能的损失(在这个问题上很容易被忽视),此时m3的速度还为零;②绳子拉紧后,在摩擦力作用下m3加速,m1与m2减速,m3与m2间有相对滑动,直至三者速度相等,一起运动。此阶段系统动量守恒,机械能不守恒,但可由动能定理求解。
绳刚被拉紧时,设m1与m2的共同速度为v1,m1与m2系统动量守恒,有: