Question

【題目】同學們參照伽利略時期演示平拋運動的方法制作了如圖所示的實驗裝置，圖中水平放置的底板上豎直地固定有M板和N板。M板上部有一半徑為R的圓弧形的粗糙軌道，P為最高點，Q為最低點，Q點處的切線水平，距底板高為H. N板上固定有三個圓環(huán)，將質量為m的小球從P處靜止釋放，小球運動至Q飛出后無阻礙地通過各圓環(huán)中心，落到底板上距Q水平距離為L處，不考慮空氣阻力，重力加速度為g，求：

(1)小球運動至Q飛出至落到底板上距Q水平距離為L處的過程，所需下落時間；

(2)小球運動到Q點時速度的大��；

(3)小球運動到Q點時對軌道壓力的大小和方向．

Answer 1

【答案】(1) (2) (3) ，豎直向下

【解析】

根據平拋運動的特點，將運動分解，豎直方向都做自由落體運動，水平方向做勻速運動，列式聯立即可求出；在Q點小球受到的支持力與重力的合力提供向心力，由牛頓第二定律即可求出小球受到的支持力的大小；最后有牛頓第三定律說明對軌道壓力的大小和方向；

（1）小球從Q拋出后豎直方向都做自由落體運動，

運動的時間：t=；

（2）水平位移：L=vQt

小球運動到距Q水平距離為L的位置時的時間：t=

vQ=；

（3）在Q點小球受到的支持力與重力的合力提供向心力,得：FNmg=m

聯立⑤⑥得：FN=

由牛頓第三定律可得，小球對軌道的壓力的大小：，方向：豎直向下