如图所示,一个半径为R=1.00m粗糙的[1/4]圆弧轨道,固定在竖直平面内,其下端切线是水平的,轨道下端距地面高度h=

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  • 解题思路:要求小球A在碰前克服摩擦力所做的功,可以根据动能定理进行求解,所以需要先求出碰前A的动能;要求碰前A的动能需要根据向心力公式求出碰前A的速度,要求向心力就要对A进行受力分析.

    要求A与B碰撞过程中系统损失的机械能,则要求出碰后A与B各自的动能,故需要求A与B碰后的速度,根据B碰后平抛运动的情况求出B碰后的速度.再根据动量守恒定律求出碰后A的速度.

    (1)在最低点对A球由牛顿第二定律有:FA-mAg=mA

    V2A

    R

    ∴vA=4.00m/s

    在A下落过程中由动能定理有:mAgR-Wf=[1/2]mA

    v2A

    ∴A球下落的过程中克服摩擦力所做的功为Wf=0.20J

    (2)碰后B球做平抛运动

    在水平方向有s=

    v′Bt

    在竖直方向有h=[1/2gt2

    联立以上两式可得碰后B的速度为v′B=1.6m/s

    在A、B碰撞由动量守恒定律有:mAvA=mAv′A+mBv′B

    ∴碰后A球的速度为v′A=-0.80m/s负号表示碰后A球运动方向向左

    由能量守恒得碰撞过程中系统损失的机械能为△E=

    1

    2mA

    v2A]-[1/2mA

    v′A]2[1/2mB

    v′B]2

    故△E=0.384J

    ∴在A与B碰撞的过程当中,系统损失的机械能为0.384J.

    点评:

    本题考点: 用动量守恒定律定量分析一维碰撞问题;牛顿第二定律;平抛运动;动能定理的应用;能量守恒定律.

    考点点评: 合理的把握整个运动过程,根据运动情况和受力情况,确定在整个运动过程中运动所遵循的规律是我们解题的关键.

    例如本题中A在下落的过程中受到重力,支持力和摩擦力,支持力不做功,摩擦力是变力,所以只能用动能定理求A下滑过程中摩擦力对A所做的功.要求碰后B的动能需要知道碰后B的运动情况--平抛运动.而A、B发生正碰,则碰撞过程中动量守恒.

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