题目内容
如图所示,两个质量各为mA和mB的小球A和B,分别系在一条跨过定滑轮的柔软轻绳的两端,不计滑轮轴的摩擦、滑轮的质量和空气阻力,已知mA>mB,开始时,A、B两球以等大的初速度V0分别竖直向下和竖直向上运动,当A物体下降距离为h时,A、B速度大小都为Vt,试利用牛顿运动定律及匀变速直线运动规律,证明在此运动过程中,A、B组成的系统机械能守恒。
解:设A、B两球组成整体加速度大小a, 对A、B两球组成的系统,在沿着绳子方向上,由牛顿第二定律得:
(mA-mB)g=(mA+mB)a ①
对于A球,由匀变速直线运动位移公式有:
h=(Vt2-V02)/2a ②
在此过程中,A、B组成的系统的总的重力势能减少量为△Ep=(mA-mB)gh ③
A、B组成的系统的总动能增加量为△Ek=(mA+mB)(Vt2-V02)/2 ④
由①~④解得:△Ep+△Ep=0
即A、B组成的系统的总机械能守恒
(mA-mB)g=(mA+mB)a ①
对于A球,由匀变速直线运动位移公式有:
h=(Vt2-V02)/2a ②
在此过程中,A、B组成的系统的总的重力势能减少量为△Ep=(mA-mB)gh ③
A、B组成的系统的总动能增加量为△Ek=(mA+mB)(Vt2-V02)/2 ④
由①~④解得:△Ep+△Ep=0
即A、B组成的系统的总机械能守恒
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