平抛与圆周运动组合问题一、基础知识平抛+圆周运动往往涉及多个运动过程和功能关系,解题的关键是做好两点分析:1.临界点分析:对于物体在临界点相关的多个物理量,需要区分哪些物理量能够突变,哪些物理量不能突变,而不能突变的物理量(一般指线速度)往往是解决问题的突破口.2.运动过程分析:对于物体参与的多个运动过程,要仔细分析每个运动过程做何种运动.若为圆周运动,应明确是水平面的匀速圆周运动,还是竖直平面的变速圆周运动,机械能是否守恒;若为抛体运动,应明确是平抛运动,还是类平抛运动,垂直于初速度方向的力是哪个力.二、典型例题 [例 1] 如图所示为竖直放置的四分之一光滑圆弧轨道,O 点是其圆心,半径 R=0
8 m,OA 水平、OB 竖直.轨道底端距水平地面的高度 h=0
8 m.从轨道顶端 A 由静止释放一个质量 m1=0
1 kg 小球,小球到达轨道底端 B 时,恰好与静止在 B 点的另一个小球 m2发生碰撞,碰后它们粘在一起水平飞出,落地点 C 与 B 点之间的水平距离 x=0
4 m.忽略空气阻力,重力加速度 g=10 m/s2
求:(1)碰撞前瞬间入射小球的速度大小 v1;(2)两球从 B 点飞出时的速度大小 v2;(3)碰后瞬间两小球对轨道压力的大小.解析 (1)从 A 点运动的小球向下运动的过程中机械能守恒,得:mgR=mv代入数据得:v1=4 m/s(2)两球做平抛运动,根据平抛运动规律得:竖直方向上有:h=gt2代入数据解得:t=0
4 s水平方向上有:x=v2t代入数据解得:v2=1 m/s(3)两球碰撞,规定向左为正方向,根据动量守恒定律得:m1v1=(m1+m2)v2解得:m2=3m1=3×0
3 kg碰撞后两个小球受到的合外力提供向心力,则:FN-(m1+m2)g=(m1+m2)代入数据得:FN=4
5 N由牛顿第三定律可知,小球对轨道的压力也