解题思路:(1)小孩无碰撞进入圆弧轨道,则小孩落到A点的速度方向沿A点的切线方向,根据平抛运动的高度求出运动的时间,从而得知竖直方向上的分速度,对A点速度进行分解,运用平行四边形定则求出小孩的初速度.
(2)根据机械能守恒定律求出小孩运动到最低点时的动能即可;
(3)据机械能守恒定律求出小孩运动到最低点时的速度,结合牛顿第二定律求出支持力的大小,从而得出小孩在最低点对轨道的压力.
(1)由于小孩无碰撞进入圆弧轨道,则小孩落到A点的速度方向沿A点的切线方向,则:
tanα=
vy
vx=
gt
v0=tan53°
又h=[1/2gt2
解得;t=0.4s
而vy=gt=4m/s,解得v0=3m/s.
(2)设小孩到达最低点的速度为v,由机械能守恒定律有:
1
2mv2-
1
2mv02=mg[h+R(1-cos53°)]
解得:
1
2mv2=495J
(3)在最低点,根据牛顿第二定律,有
FN−mg=m
v2
R]
解得:FN=1290N.
由牛顿第三定律可知,小孩对轨道的压力为1290N.
答:(1)小孩平抛运动的初速度为3m/s.
(2)小孩运动到达圆弧轨道最低点O时的动能为495J
(3)小孩运动到圆弧轨道最低点O时对轨道的压力为1290N.
点评:
本题考点: 平抛运动;机械能守恒定律.
考点点评: 本题考查了平抛运动、圆周运动的综合,运用了机械能守恒定律、牛顿第二定律以及运动的合成等知识,综合性较强,是一道好题.