Question

如图所示，一个质量为m的木块，从半径为R、质量为M的

1

4

光滑圆槽顶端由静止滑下．在槽被固定和可沿着光滑平面自由滑动两种情况下，木块从槽口滑出时的速度大小之比为多少？

Answer 1

分析：光滑圆槽固定时，木块下滑过程只有重力做功，由动能定理或机械能守恒定律可以求出木块滑到槽口时的速度；当光滑圆槽不固定时，木块与槽组成的系统在水平方向上动量守恒，系统机械能守恒，由动量守恒定律与机械能守恒定律可以求出木块到达槽口时的速度，然后求出速度之比．

解答：解：圆槽固定时，木块下滑过程中只有重力做功，
由动能定理得：mgR=

1

2

mv

2 1

-0…①
解得：木块滑出槽口时的速度：v₁=

2gR

…②
圆槽可动时，当木块开始下滑到脱离槽口的过程中，
对木块和槽所组成的系统，水平方向不受外力，
水平方向动量守恒，设木块滑出槽口时的速度为v₂，槽的速度为u，
在水平方向上，由动量守恒定律可得：mv₂-Mu=0…③
木块下滑时，只有重力做功，系统机械能守恒，
由机械能守恒定律得：mgR=

1

2

mv

2 2

+

1

2

Mu²…④
由③④解得，木块滑出槽口的速度：v₂=

2MgR m+M

…⑤
两种情况下滑出槽口的速度之比：

v1

v2

=

2gR

2MgR/(m+M)

=

m+M M

；
答：两种情况下，木块从槽口滑出时的速度大小之比为

m+M M

．

点评：本题考查了求木块的速度之比，分析清楚物体的运动过程、应用动能定理、机械能守恒定律、动量守恒定律即可正确解题．