如圖所示,AOB是游樂場(chǎng)中的滑道模型,它位于豎直平面內(nèi),由兩個(gè)半徑都是R的
圓周連接而成,它們的圓心O
1,O
2與兩圓弧的連接點(diǎn)O在同一豎直線上,O
2B沿水池的水面,O
2和B兩點(diǎn)位于同一水平面上.一個(gè)質(zhì)量為m的小滑塊從弧AO的某一位置P由靜止開始滑下,恰好在O點(diǎn)脫離滑道,若P距O點(diǎn)所在平面的高度為h (h>
),不計(jì)空氣阻力.求:
![](http://hiphotos.baidu.com/zhidao/pic/item/241f95cad1c8a78656cf678a6409c93d71cf5048.jpg)
(1)小滑塊滑到O點(diǎn)時(shí)的速度;
(2)滑道對(duì)小滑塊的摩擦力所做的功;
(3)小滑塊滑落水中,其落水點(diǎn)到O
2的距離.
(1)小球恰好在O點(diǎn)脫離,重力提供向心力,
由牛頓第二定律得:mg=m
?、?,
解得:小球速度v=
②;
(2)P到O點(diǎn),由動(dòng)能定理得:
mgh+W
f=
mv
2-0 ③,
由②③解得:W
f=mg(
R-h) ④;
(3)離開O點(diǎn)后,滑塊做平拋運(yùn)動(dòng),
豎直方向:R=
gt
2 ⑤
水平方向,落水點(diǎn)到O
2的距離:x=vt ⑥
由②⑤⑥解得:x=
R ?、?;
答:(1)小滑塊滑到O點(diǎn)時(shí)的速度為
;
(2)滑道對(duì)小滑塊的摩擦力所做的功為mh(
R-h);
(3)小滑塊滑落水中,其落水點(diǎn)到O
2的距離為
R.