Question

4．我们做过如图甲所示的实验，让小球沿轨道由静止从A处运动，有时刚好到达D处，这是在动能与势能的相互转化中，由于摩擦等阻力的作用，使得小球在D处的机械能小于在A处的机械能（选填“大于”、“等于”或“小于”）；类似在图乙中，物体在离地面高为h=0.5m的A点沿光滑弧形面自静止开始下滑，并进入水平轨道BC，BC段是粗糙的水平面，质量m=2kg的物体经B点进入粗糙水平面，受到的阻力是物重的0.2倍．取g=10N/kg．求：物体在水平轨道上滑行的最大距离．

Answer 1

分析 （1）小球在运动的过程中因空气阻力和摩擦力，有能量的损耗，机械能减小．
（2）物体沿光滑弧形面自静止开始下滑，没有能量损失，在A点到B点重力做功的大小等于物体具有的动能大小；通过摩擦力做功求出在BC面上滑行的最大距离．

解答 解：（1）由于摩擦等阻力的作用，小球从A处滚动到D处的过程中，克服摩擦做功，一部分机械能转化内能，机械能减小，所以小球在D处的机械能小于在A处的机械能；
（2）物体的重力G=mg=2kg×10N/kg=20N，
物体从A点到B点重力所做的功：W=Gh=20N×0.5m=10J，
物体在B点时具有的动能等于重力做功，即动能为10J；
摩擦阻力f=0.2×G=0.2×20N=4N，
由W=fs得，物体移动的最大距离为s=$\frac{{W}_{f}}{f}$=$\frac{10J}{4N}$=2.5m．
故答案为：小于；2.5m．

点评 该题考查了能量的转化和能量的守恒、重力公式和功的计算公式的应用；明确功和能量的相互转化关系是解题的关键，动能定理对初中生来说理解有一定难度．