Question

【题目】如图所示，某同学利用电子秤、轻质材料做成的凹形轨道，研究小球通过凹形轨道的运动，由于小球质量远大于凹形轨道的质量，下面计算中可以忽略凹形轨道的质量，已知凹形轨道最下方为半径为R的圆弧轨道，重力加速度为g，

(1)把凹形轨道放在电子秤上，小球放在轨道最低点，电子秤读数为m1．

(2)让小球从离轨道最低点H处由静止释放，当小球通过轨道最低点时，用手机抓拍出电子秤读数为m2．

(3)根据电子秤两次读数可知，小球通过轨道最低点时的速度为_________，这说明小球通过凹形轨道最低点时处于________（填“超重”“失重”或“平衡”）状态．

(4)小球从离轨道最低点高H处由静止释放到通过最低点的过程中克服摩擦力做功为________．

Answer 1

【答案】 超重

【解析】

(3)以小球为研究对象，根据牛顿第二定得：FN﹣m1g=m1

据题有：FN=m2g．

联立可得：

小球通过凹形轨道最低点时有向上的加速度，处于超重状态．

(4)小球从离轨道最低点高H处由静止释放到通过最低点的过程中，

由功能原理知，小球克服摩擦力做功等于小球机械能的减少，

为：.