Question

9．如圖所示，半徑R=0.9m的光滑半圓軌道AC豎直放置，下端A與光滑的水平軌道相切．一小球沿軌道進(jìn)入豎直圓軌道，通過(guò)最高點(diǎn)C時(shí)對(duì)軌道的壓力為其重力的3倍．不計(jì)空氣阻力，g取10m/s²，求：
（1）小球在C點(diǎn)的速度的大��；
（2）小球在A點(diǎn)的速度的大小．

Answer 1

分析 （1）小球在C點(diǎn)時(shí)，由重力和軌道對(duì)小球的壓力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律分析小球在C點(diǎn)的速度大�。�
（2）再對(duì)小球從A到C過(guò)程，運(yùn)用機(jī)械能守恒分析小球在A點(diǎn)的速度．

解答 解：（1）設(shè)小球通過(guò)最高點(diǎn)C時(shí)的速度大小為v_C，根據(jù)牛頓第二定律，有：
  mg+F_N=m$\frac{{v}_{C}^{2}}{R}$
據(jù)題有 F_N=3mg
解得：v_C=2$\sqrt{gR}$=2×$\sqrt{10×0.9}$m/s=6m/s．
（2）設(shè)小球在A點(diǎn)的速度大小為v_A，以地面為參考平面，小球從A到C過(guò)程，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，有：
  $\frac{1}{2}m{v}_{A}^{2}$=$\frac{1}{2}m{v}_{C}^{2}$+mg•2R
解得：v_A=6$\sqrt{2}$m/s
答：
（1）小球在C點(diǎn)的速度的大小是6m/s；
（2）小球在A點(diǎn)的速度的大小是6$\sqrt{2}$m/s．

點(diǎn)評(píng) 本題是向心力公式和機(jī)械能守恒定律的綜合應(yīng)用．對(duì)于圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)，關(guān)鍵分析什么力提供向心力，對(duì)于圓周光滑情形，要考慮運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解題