
知识点解析
在竖直面内,物体做的圆周运动是一种典型的变速曲线运动,这种运动常常涉及到临界问题。当问题现“最大”、“最小”、“刚好”等词语时,考查的就是临界点的相关问题。
以下是一个具体的例子,两种模型在最高点只受到拉力或向下的弹力,无法产生向上的力。在达到最高点的临界状态时,重力恰好等于向心力。关于具体的题目和问题解析如下:
问题详解
如图,一个倾斜轨道AB和一个半径为0.9米的圆轨道BCD在同一竖直平面内相交于B点。倾斜轨道的倾角已知。一个质量为0.2千克的小球b静止在圆轨道的最低点C处。另一个质量为0.6千克的小球a从AB上的P点静止滑下,当它到达C点时与b球发生弹性碰撞。碰撞后,b球经过圆轨道的最高点D时恰好没有压力作用在轨道上。我们不考虑摩擦,并且认为这两个小球都是质点。重力加速度的大小已知。我们需要求解以下问题:
(1)碰撞后瞬间b球的动能是多少?答案为:通过应用牛顿第二定律和机械能守恒定律,我们可以得出碰撞后瞬间b球的动能是4.5焦耳。
(2)P点和C点之间的高度差是多少?答案为:通过应用动量守恒定律和机械能守恒定律,我们可以得出P点和C点之间的高度差是1米。
(3)b球离开D点后,再次落到AB上的时间是多少?答案为:通过应用平抛运动的规律和相关几何关系,我们可以得出b球再次落到AB上的时间是0.4秒。学习心得掌握圆周运动的知识是基础,关键在于受力分析,临界点的条件是解决这类问题的突破口。
