Question

有一質(zhì)量為m的小球沿如下圖所示的軌道下滑（傾斜部分與圓形部分平滑連接），小球離地面高度為H，傾斜部分粗糙，圓形軌道部分光滑，半徑為R，小球恰好能通過(guò)最高點(diǎn)．求：
（1）摩擦阻力做的功．
（2）在軌道最低點(diǎn)小球?qū)�軌道的壓力�?/div>

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分析：（1）小球恰好能通過(guò)圓弧軌道最高點(diǎn)，說(shuō)明此時(shí)恰好是物體的重力作為向心力，由向心力的公式可以求得在最高點(diǎn)的速度大小，再根據(jù)動(dòng)能定理求解摩擦阻力做的功．
（2）先由機(jī)械能守恒定律求出小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度．在最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)物體受力分析，重力和支持力的合力作為向心力，由向心力的公式可以求得小球受得支持力的大小，再由牛頓第三定律可以知道對(duì)軌道壓力的大�。�

解答：解：（1）小球恰好能通過(guò)最高點(diǎn)在最高點(diǎn)，由重力提供向心力，則有：mg=m

v 2 高

R

，①
對(duì)于整個(gè)過(guò)程，由動(dòng)能定理得：mg（H-2R）+W_f=

1

2

m

v

2 高

 ③
聯(lián)立兩式解得，Wf=

1

2

mgR-mg(H-2R)
（2）從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的過(guò)程，由機(jī)械能守恒定律得：
   mg?2R+

1

2

m

v

2 高

=

1

2

m

v

2 低

在最低點(diǎn)，由牛頓第二定律得：N-mg=m

v 2 低

R

解得N=6mg
根據(jù)牛頓第三定律得：在軌道最低點(diǎn)小球?qū)�軌道的壓力大小N′=N=6mg，方向豎直向下．
答：
（1）摩擦阻力做的功為

1

2

mgR-mg(H-2R)．
（2）在軌道最低點(diǎn)小球?qū)�軌道的壓力�?mgR，方向豎直向下．

點(diǎn)評(píng)：本題的突破口是小球恰好能通過(guò)最高點(diǎn)，關(guān)鍵抓住重力等于向心力求出最高點(diǎn)的速度．

Answer 1

分析：（1）小球恰好能通過(guò)圓弧軌道最高點(diǎn)，說(shuō)明此時(shí)恰好是物體的重力作為向心力，由向心力的公式可以求得在最高點(diǎn)的速度大小，再根據(jù)動(dòng)能定理求解摩擦阻力做的功．
（2）先由機(jī)械能守恒定律求出小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度．在最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)物體受力分析，重力和支持力的合力作為向心力，由向心力的公式可以求得小球受得支持力的大小，再由牛頓第三定律可以知道對(duì)軌道壓力的大�。�

解答：解：（1）小球恰好能通過(guò)最高點(diǎn)在最高點(diǎn)，由重力提供向心力，則有：mg=m

v 2 高

R

，①
對(duì)于整個(gè)過(guò)程，由動(dòng)能定理得：mg（H-2R）+W_f=

1

2

m

v

2 高

 ③
聯(lián)立兩式解得，Wf=

1

2

mgR-mg(H-2R)
（2）從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的過(guò)程，由機(jī)械能守恒定律得：
   mg?2R+

1

2

m

v

2 高

=

1

2

m

v

2 低

在最低點(diǎn)，由牛頓第二定律得：N-mg=m

v 2 低

R

解得N=6mg
根據(jù)牛頓第三定律得：在軌道最低點(diǎn)小球?qū)�軌道的壓力大小N′=N=6mg，方向豎直向下．
答：
（1）摩擦阻力做的功為

1

2

mgR-mg(H-2R)．
（2）在軌道最低點(diǎn)小球?qū)�軌道的壓力�?mgR，方向豎直向下．

點(diǎn)評(píng)：本題的突破口是小球恰好能通過(guò)最高點(diǎn)，關(guān)鍵抓住重力等于向心力求出最高點(diǎn)的速度．