题文
游乐园“翻滚过山车”的物理原理可以用如图所示的装置演示.斜槽轨道AB,EF与半径为R=0.1m的竖直圆轨道(圆心为O)相连,AB,EF分别与圆O相切于B、E点,C为轨道的最低点,∠BOC=37°.质量为m=0.1kg的小球从A点静止释放,先后经B、C、D、E到F点落入小框.(整个装置的轨道均光滑,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)小球在光滑斜槽轨道AB上运动过程中加速度的大小.
(2)要使小球从A点到F点的全过程不脱离轨道,A点距离低点的竖直高度h至少多高?
题型:未知 难度:其他题型
答案
(1)小球沿光滑斜槽AB下滑过程,
由牛顿第二定律有:mgsin37°=ma
代入数据解得:a=gsin37°=6m/s2
(2)小球要在竖直圆轨道运动过程中不脱离轨道最高点D,速度至少为vD,则
mg=mv2DR,vD=
小球由A点到D点,由机械能守恒定律有
mgh=mg?2R+12mv2D
由上式整理得:h=52R=0.25m
答:(1)小球在光滑斜槽轨道AB上运动过程中加速度的大小为6m/s2.
(2)要使小球从A点到F点的全过程不脱离轨道,A点距离低点的竖直高度h至少0.25m.
解析
mv2DR
考点
据考高分专家说,试题“游乐园“翻滚过山车”的物理原理可以用如图.....”主要考查你对 [滑动摩擦力、动摩擦因数 ]考点的理解。
滑动摩擦力、动摩擦因数
滑动摩擦力的概念:
当一个物体在另一个物体的表面上相对运动时,受到的阻碍相对运动的力,叫滑动摩擦力。
滑动摩擦力产生条件:
①接触面粗糙;
②相互接触的物体间有弹力;
③接触面间有相对运动。
说明:三个条件缺一不可,特别要注意“相对”的理解。
滑动摩擦力的方向:
总跟接触面相切,并与相对运动方向相反。 “与相对运动方向相反”不能等同于“与运动方向相反”。滑动摩擦力方向可能与运动方向相同,可能与运动方向相反,可能与运动方向成一夹角。
滑动摩擦力的大小:
滑动摩擦力跟压力成正比,也就是跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比。公式:F=μFN (F表示滑动摩擦力大小,FN表示正压力的大小,μ叫动摩擦因数)。
①FN表示两物体表面间的压力,性质上属于弹力,不是重力,更多的情况需结合运动情况与平衡条件加以确定;
②μ与接触面的材料、接触面的情况有关,无单位,而且永远小于1;
③滑动摩擦力大小,与相对运动的速度大小无关。
滑动摩擦力的作用效果:
总是阻碍物体间的相对运动,但并不总是阻碍物体的运动,可能是动力,也可能是阻力。
摩擦力大小的计算方法:





