Question

【題目】如圖所示，某同學(xué)利用電子秤、輕質(zhì)材料做成的凹形軌道，研究小球通過(guò)凹形軌道的運(yùn)動(dòng)，由于小球質(zhì)量遠(yuǎn)大于凹形軌道的質(zhì)量，下面計(jì)算中可以忽略凹形軌道的質(zhì)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，

⑴把凹形軌道放在電子秤上，小球放在軌道最低點(diǎn)，電子秤讀數(shù)為m1 ．
⑵讓小球從離軌道最低點(diǎn)H處由靜止釋放，當(dāng)小球通過(guò)軌道最低點(diǎn)時(shí)，用手機(jī)抓拍出電子秤讀數(shù)為m2 ．
⑶根據(jù)電子秤兩次讀數(shù)可知，小球通過(guò)軌道最低點(diǎn)時(shí)的速度為 ， 這說(shuō)明小球通過(guò)凹形軌道最低點(diǎn)時(shí)處于（填“超重”“失重”或“平衡”）狀態(tài)．
⑷小球從離軌道最低點(diǎn)高H處由靜止釋放到通過(guò)最低點(diǎn)的過(guò)程中克服摩擦力做功為 ．

Answer 1

【答案】；超重；
【解析】解：（3）以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，根據(jù)牛頓第二定得：

FN﹣m1g=m1

據(jù)題有：FN=m2g．

聯(lián)立可得：v=

小球通過(guò)凹形軌道最低點(diǎn)時(shí)有向上的加速度，處于超重狀態(tài)．（4）小球從離軌道最低點(diǎn)高H處由靜止釋放到通過(guò)最低點(diǎn)的過(guò)程中，由功能原理知，小球克服摩擦力做功等于小球機(jī)械能的減少，為：

Wf=m1gH﹣ = ．

故答案為：（3） ，超重；（4） ．

（3）以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式列式，可求得小球通過(guò)軌道最低點(diǎn)時(shí)的速度．根據(jù)小球的加速度方向分析其狀態(tài)．（4）小球從離軌道最低點(diǎn)高H處由靜止釋放到通過(guò)最低點(diǎn)的過(guò)程中，重力做正功，摩擦力做負(fù)功，由功能原理求克服摩擦力做功．