Question

【题目】如图所示，某同学利用电子秤、轻质材料做成的凹形轨道，研究小球通过凹形轨道的运动，由于小球质量远大于凹形轨道的质量，下面计算中可以忽略凹形轨道的质量，已知凹形轨道最下方为半径为R的圆弧轨道，重力加速度为g，

⑴把凹形轨道放在电子秤上，小球放在轨道最低点，电子秤读数为m1 ．
⑵让小球从离轨道最低点H处由静止释放，当小球通过轨道最低点时，用手机抓拍出电子秤读数为m2 ．
⑶根据电子秤两次读数可知，小球通过轨道最低点时的速度为 ， 这说明小球通过凹形轨道最低点时处于（填“超重”“失重”或“平衡”）状态．
⑷小球从离轨道最低点高H处由静止释放到通过最低点的过程中克服摩擦力做功为 ．

Answer 1

【答案】；超重；
【解析】解：（3）以小球为研究对象，根据牛顿第二定得：

FN﹣m1g=m1

据题有：FN=m2g．

联立可得：v=

小球通过凹形轨道最低点时有向上的加速度，处于超重状态．（4）小球从离轨道最低点高H处由静止释放到通过最低点的过程中，由功能原理知，小球克服摩擦力做功等于小球机械能的减少，为：

Wf=m1gH﹣ = ．

故答案为：（3） ，超重；（4） ．

（3）以小球为研究对象，根据牛顿第二定律和向心力公式列式，可求得小球通过轨道最低点时的速度．根据小球的加速度方向分析其状态．（4）小球从离轨道最低点高H处由静止释放到通过最低点的过程中，重力做正功，摩擦力做负功，由功能原理求克服摩擦力做功．