题目内容
【题目】如图所示，质量M=2kg的滑块套在光滑的轨道上，质量m=1kg的小球通过长L=0．5m的轻质细杆与滑块上的光滑轴O连接，小球和轻杆可在竖直平面内绕0轴自由转动。开始轻杆处于水平状态，现给小球一个竖直向上的初速度v0=4m/s。
（1）若锁定滑块，求小球通过最高点P时对轻杆的作用力大小和方向；
（2）若解除对滑块的锁定，求小球通过最高点时的速度大小；
（3）在满足（2）的条件下，求小球击中滑块右侧轨道位置点与小球起始位置点间的距离．
【答案】（1）2N（2）2m/s（3）
【解析】（1）设小球能通过最高点，且此时的速度为
，在上升过程中，因只有重力做功，小球的机械能守恒。则
①
②
设小球到达最高点时，轻杆对小球的作用力为F，方向向下，则
③
由②③式，得
④
由牛顿第三定律可知，小球对轻杆的作用力大小为
，方向竖直向上。
（2）解除锁定后，设小球通过最高点时的速度为
，此时滑块的速度为V。在上升过程中，因系统在水平方向不受外力作用，水平方向的动量守恒。以水平向右的方向为正方向，有
⑤
在上升过程中，因只有重力做功，系统的机械能守恒，则
⑥
由⑤⑥式，得
⑦
（3）设小球击中滑块右侧轨道的位置点与小球起始位置点间的距离为
，滑块向左移动的距离为
，任意时刻小球的水平速度大小为
，滑块的速度大小为
。由系统水平方向的动量守恒，得
⑧
将⑧式两边同乘以
，得
⑨
因⑨式对任意时刻附近的微小间隔
都成立，累积相加后，有
⑩
又
由⑩
式得
【题目】某实验小组利用弹簧秤和刻度尺测量滑块在木板上运动的最大速度；
实验步骤：
①用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；
②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图甲所示。在A端向右拉动木板，待弹簧秤示数稳定后，将读数记作F；
③改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤①②；
实验数据如下表所示：
G/N | 1.50 | 2.00 | 2.50 | 3.00 | 3.50 | 4.00 |
F/N | 0.59 | 0.83 | 0.99 | 1.22 | 1.37 | 1.61 |
④如图乙所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端C处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P连接，保持滑块静止，测量重物P离地面的高度h；
⑤滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D点（未与滑轮碰撞），测量C、D间的距离S。
完成下列作图和填空：
（1）根据表中数据在给定坐标纸上作出
图线；
（2）由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数
（保留2位有效数字）；
（3）滑块最大速度的大小
（用h、s、
和重力加速度g表示）；
（4）实验过程中是否需匀速拉动木板？ （填“是”或“否”）。
