Question

如圖所示，半徑R=0.40m的光滑半圓環(huán)軌道處于豎直平面內(nèi)，半圓環(huán)與粗糙的水平地面相切于圓環(huán)的端點(diǎn)A．一質(zhì)量m=0.10kg的小球，以初速度v₀=7.0m/s在水平地面上向左作加速度a=3.0m/s²的勻減速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)4.0m后，沖上豎直半圓環(huán)，最后小球到達(dá)C點(diǎn)．求
（1）小球到達(dá)A點(diǎn)的速度大��？
（2）小球能否到達(dá)B點(diǎn)請(qǐng)計(jì)算說(shuō)明，若能，請(qǐng)計(jì)算出其速度大�。看藭r(shí)小球?qū)�軌道的壓力大�。?br />（3）A、C間的距離（取重力加速度g=10m/s²）．

Answer 1

分析：要求AC之間的距離應(yīng)該首先判定物體能否到達(dá)B點(diǎn)，故應(yīng)該先求出物體到達(dá)B點(diǎn)的最小速度，然后根據(jù)動(dòng)能定理求出物體實(shí)際到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度，由于實(shí)際速度大于最小速度，故物體到達(dá)B后做平拋運(yùn)動(dòng)，最后根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求出物體在平拋過(guò)程當(dāng)中水平向的位移．

解答：解：（1）小球向左運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中小球做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，故有：
v_A²-v₀²=-2as                 
解得v_A=

v 2 0 -2as

=5m/s
（2）如果小球能夠到達(dá)B點(diǎn)，則在B點(diǎn)的最小速度v_min，
故有mg=m

v 2 min

R

解得v_min=2m/s
而小球從A到B的過(guò)程中根據(jù)機(jī)械能守恒可得：
mgh+

1

2

mv_B²=

1

2

mv_A²
解得v_B=3m/s
由于V_B＞v_min
故小球能夠到達(dá)B點(diǎn)，且從B點(diǎn)作平拋運(yùn)動(dòng)，
由牛頓第二定律可知，F(xiàn)-mg=m

v 2 B

R

解得：F=mg+m

v 2 B

R

=1+22.5N=23.5N；
（3）在豎直方向有：
2R=

1

2

gt²；
在水平方向有
s_AC=v_Bt            
解得：s_AC=1.2m
故AC間的距離為1.2m；
答：（1）小球到達(dá)A點(diǎn)的速度為5m/s；（2）速度大小為3m/s；（3）AC間的距離為1.2m．

點(diǎn)評(píng)：解決多過(guò)程問(wèn)題首先要理清物理過(guò)程，然后根據(jù)物體受力情況確定物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所遵循的物理規(guī)律進(jìn)行求解；小球能否到達(dá)最高點(diǎn)，這是我們必須要進(jìn)行判定的，因?yàn)橹挥腥绱瞬拍艽_定小球在返回地面過(guò)程中所遵循的物理規(guī)律．