Question

【題目】如圖所示，底端切線水平且豎直放置的光滑 圓弧軌道的半徑為L，圓心在O點，其軌道底端P距地面的高度及與右側豎直墻的距離均為L，Q為圓弧軌道上的一點，連線OQ與豎直方向的夾角為60°．現(xiàn)將一質量為m，可視為質點的小球從Q點由靜止釋放，不計空氣阻力，重力加速度為g，求：

（1）小球在P點時受到的支持力大�。�
（2）小球第一次與墻壁碰撞時的速度大�。�

Answer 1

【答案】
（1）

解：小球從Q到P過程，由機械能守恒定律得：

mgL（1﹣cos60°）= mvP2．

得：vP=

小球在P點時，由牛頓第二定律：

FN﹣mg=m

聯(lián)立解得：FN=2mg

（2）

解：小球離開P點后做平拋運動，水平位移為L時所用時間為t，則有：

L=vPt

小球下落的高度為：h=

從Q到第一次撞墻的過程，由機械能守恒定律得：

mgL[（1﹣cos60°）+h]=

聯(lián)立可以得到：小球第一次與墻壁碰撞時的速度大小為：v=

【解析】（1）小球從Q到P過程中只有重力做功，機械能守恒，由機械能守恒定律求出小球在P點時的速度，再由向心力公式求出支持力；（2）小球離開P點后做平拋運動，由平拋運動的知識求得小球第一次與墻壁碰撞時下降的高度，再由機械能守恒求得速度的大�。�
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解向心力的相關知識，掌握向心力總是指向圓心，產生向心加速度，向心力只改變線速度的方向，不改變速度的大小；向心力是根據(jù)力的效果命名的.在分析做圓周運動的質點受力情況時，千萬不可在物體受力之外再添加一個向心力，以及對機械能綜合應用的理解，了解系統(tǒng)初態(tài)的總機械能E 1 等于末態(tài)的總機械能E 2 ，即E1 =E2；系統(tǒng)減少的總重力勢能ΔE P減 等于系統(tǒng)增加的總動能ΔE K增 ，即ΔE P減 =ΔE K增；若系統(tǒng)只有A、