选单个物体为研究对象机械能不守恒,但选此物体与其他几个物体组成的系统为研究对象时,机械能却是守恒的.此类问题通常用-ΔEp=ΔEk列方程.
要点3|机械能守恒定律与圆周运动的综合题
对于物体在轻绳、光滑轨道等的约束下在竖直平面内做圆周运动的问题,物体不仅要遵循机械能守恒,还要受向心力大小的制约.
典例3 如图所示,半径为R的光滑半圆轨道与高为10R的光滑斜轨道处于同一竖直平面内,两轨道之间用光滑轨道CD相连,水平轨道与斜轨道间有一段圆弧过渡.在水平轨道上轻弹簧被a、b两小球挤压(不栓接)处于静止状态,现同时释放两小球,a恰好能通过最高点A;b恰好能到达B点.已知a的质量为ma;b的质量为mb;求:
(1)a球离开弹簧时的速度va;
(2)b球离开弹簧时的速度vb;
(3)弹簧的弹性势能Ep.
【解析】 (1)a球恰好通过圆轨道最高点A时,有
mag=ma
则得vA=
a球从C运动到A,由机械能守恒定律得
mav=mav+2magR