Question

【題目】如圖所示，某同學利用電子秤、輕質材料做成的凹形軌道，研究小球通過凹形軌道的運動，由于小球質量遠大于凹形軌道的質量，下面計算中可以忽略凹形軌道的質量，已知凹形軌道最下方為半徑為R的圓弧軌道，重力加速度為g，

(1)把凹形軌道放在電子秤上，小球放在軌道最低點，電子秤讀數為m1．

(2)讓小球從離軌道最低點H處由靜止釋放，當小球通過軌道最低點時，用手機抓拍出電子秤讀數為m2．

(3)根據電子秤兩次讀數可知，小球通過軌道最低點時的速度為_________，這說明小球通過凹形軌道最低點時處于________（填“超重”“失重”或“平衡”）狀態．

(4)小球從離軌道最低點高H處由靜止釋放到通過最低點的過程中克服摩擦力做功為________．

Answer 1

【答案】 超重

【解析】

(3)以小球為研究對象，根據牛頓第二定得：FN﹣m1g=m1

據題有：FN=m2g．

聯立可得：

小球通過凹形軌道最低點時有向上的加速度，處于超重狀態．

(4)小球從離軌道最低點高H處由靜止釋放到通過最低點的過程中，

由功能原理知，小球克服摩擦力做功等于小球機械能的減少，

為：.