Question

1．小球在没有空气阻力的情况下，沿无摩擦轨道运动．

（1）如图1所示，小球从A点静止释放，小球到达C点时速度是否为零？是．
（2）针对小球的运动，从势能与动能相互转化的角度提出一个问题并回答．
问题：小球向下运动的过程中，动能和势能是如何转化的？回答：重力势能逐渐转化为动能．
（3）将轨道BC段改为水平，如图2所示．小球仍从A点静止释放，小球经过M点时的机械能大于、小于还是等于其在A点的机械能？等于．以小球经过M点时为计时起点，大致画出小球在MN段运动的速度-时间图线．（如图3）
（4）小球在MN段运动的过程中受到哪些力的作用？重力、支持力．维持小球运动的原因是什么？小球具有惯性．

Answer 1

分析 （1）在不计阻力和摩擦的情况下，机械能是守恒的．
（2）动能和势能之间可以相互转化，根据其不同运动阶段可判断其机械能转化情况；
（3）据牛顿第一运动定律可知，一切物体在没有受到外力时，总保持静止状态或匀速直线运动状态；
（4）根据小球在水平面的运动情况，可从惯性角度做出解释，同时可确定其受力情况．

解答 解：（1）小球从A点静止释放，由于不计空气阻力和摩擦，没有机械能的损失，所以小球到达C点时速度是0；
（2）由于动能和势能之间可以相互转化，所以小球向下运动的过程中，重力势能逐渐转化为动能；同样，小球向上运动的过程中，动能转化逐渐为重力势能．
（3）据题目可知，由于不计空气阻力和摩擦，机械能是守恒的，所以小球经过M点时的机械能是等于其在A点的机械能的；
同时由于不计空气阻力和摩擦力，小球原来是运动的，所以小球在MN段做匀速直线运动，如下图：

（4）由题意可知，轨道无摩擦，小球在MN段运动的过程中受到重力和支持力的作用；
小球只所以在MN段仍可继续向前运动，是因为小球具有惯性．
故答案为：（1）是；
（2）小球向下运动的过程中，动能和势能是如何转化的？重力势能逐渐转化为动能．（合理即可）
（3）等于；图象见上图；
（4）重力、支持力； 小球具有惯性．

点评 读懂题意，知道在不计空气阻力和摩擦的情况下，机械能是守恒的．会分析动能与势能的转化，会对物体进行受力分析等，是解答本题的关键．