Question

3．質(zhì)量為m=1kg的小物塊輕輕放在水平勻速運動的傳送帶上的P點，隨傳送帶運動到A點后水平拋出，小物塊恰好無碰撞的沿圓弧切線從B點進入豎直光滑圓弧軌道下滑．B、C為圓弧的兩端點，其連線水平．已知圓弧半徑R=1.0m圓弧對應圓心角θ=106°，軌道最低點為O，A點距水平面的高度h=0.8m．（g=10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8）試求

（1）小物塊離開A點的水平初速度v₁
（2）小物塊經(jīng)過O點時對軌道的壓力．

Answer 1

分析 （1）利用平拋運動規(guī)律，在B點對速度進行正交分解，得到水平速度和豎直方向速度的關(guān)系，
而豎直方向速度V_y=$\sqrt{2gh}$顯然易求，則水平速度V₀可解．
（2）首先利用動能定理解決物塊在最低點的速度問題，然后利用牛頓第二定律在最低點表示出向心力，則滑塊受到的彈力可解．根據(jù)牛頓第三定律可求對軌道的壓力．

解答 解：（1）對小物塊，由A到B有：v_y²=2gh
在B點有：tan$\frac{θ}{2}$=$\frac{{v}_{y}}{{v}_{0}}$
所以有：v₀=3m/s．
（2）對小物塊，由B到O由動能定理可得：
mgR（1-sin37°）=$\frac{1}{2}$m${v}_{0}^{2}$-$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$
其中：v_B=5m/s
在O點有：N-mg=$\frac{{mv}_{0}^{2}}{R}$
所以有：N=43N
由牛頓第三定律知對軌道的壓力為：N′=43N
答：（1）小物塊離開A點的水平初速度為3m/s．
 （2）小物塊經(jīng)過O點時對軌道的壓力為43N．

點評 本題是一個單物體多過程的力學綜合題，把復雜的過程分解成幾個分過程是基本思路．
本題關(guān)鍵是分析清楚物體的運動情況，然后根據(jù)動能定理、平拋運動知識、牛頓第二定律、向心力公式列式求解．