高中物理，求专业人士解答（物理老师最好啦），尤其第三问不懂，感谢

Question

如题所述

Answer 1

第一问对物体使用动能定理，重力做的功减去弹力做的功，等于物体动能的增加量，而弹力对物体做的功就等于弹性势能的改变量。

，第二问由起点到D点使用动能定理，弹簧做正功，重力做负功，摩擦力做负功，等于动能的变化量，求出D点的速度。然后是平抛运动，下落高度是2R，初速度是D点速度，求出水平位移。

要使物块滑上半圆轨道后还能沿轨道滑回来，则上升高度最高不能超过C点（否则会脱轨或回不来），则由出发点到半圆下半部分使用动能定理，弹力做正功，摩擦力做负功，重力做负功，且物体上升高度低于C点高度（R）。根据方程组即可求出。

追问

请问为什么不能超过C点

就是这个不懂

谢谢了，李老师

追答

如果超过了C点
要么是到不了最高点D点就脱轨了，此时会做斜上抛运动，无法沿轨道返回。
要么是能够过D点，此时会飞出去，也无法沿轨道返回。
所以只有一种可能，就是最高到C点，然后由重力的作用，沿轨道返回。因为是最高到C点，所以最后一步使用动能定理计算的时候，高度应该小于等于R，根据不等式关系就能计算出质量满足的条件。

追问

感谢

追答

不客气

Answer 2

“当弹簧被压缩到最短时”，这么说不太恰当，应该说当物体速度为零时。说弹簧压缩到最短容易引起歧义，如果是弹簧被压缩到底了而物体还有速度呢？那就没法算了。
设劲度系数为k，物体重力势能与弹簧的弹性势能完全转换，有0.5kL方=5mgL，解得k=10mgL
要想让P滑上轨道再回来，P最高不能超过C点，若超过则会具有向左的速度分量，继续运动只能是沿圆弧向左，不管运动到多高，落下来都不可能再顺原路退回来了，所以原路退回的临界点是C。设P的质量为M。
第三问的关键在于 P在圆轨道上能滑到的最高位置的势能与水平轨道上摩擦力消耗的功加起来等于弹簧的弹性势能。他说的是滑上去再原路返回，那么P最高不能超过C，最低不能低于B，也就是说P的质量不能太大，大了摩擦力把弹性势能消耗完了就跑不到B；小了摩擦力消耗得不够，剩余速度太大就冲过C点。这就是“范围”俩字背后的意义。
先算质量最小的情况：C点具有的势能是MgL，摩擦力做功消耗的能量是 μMg（4L）=2MgL，弹簧的压缩程度和前边的情况一样，弹性势能前边已经算过是5mgL，所以5mgL= 2MgL+ MgL=3 MgL，解得M= 5mgL/3gL=（5/3）m，这是最小质量。
最大质量时，P刚跑过B就停住了，B是临界点，水平轨道的摩擦力刚好把弹性势能消耗完。摩擦力做的功前边算过是2MgL，则有2MgL= 5mgL，解得 M= （5/2）m，这是最大质量。
若M= （5/2）m，则P会停在B，不会上圆轨道，所以M必须小于（5/2）m，而M最高可以到达C并能原路返回，所以M最小可以等于（5/3）m。
所以范围来了，（5/3）m ≤M＜（5/2）m追问

请问为什么是C点呢

追答

轨道是圆的，顺着圆轨如果过了C就开始向左滑了，落下来也是飞向左边。速度用完的时候，它不可能再贴回CD段轨道上了，只能掉下来。

追问

那为什么刚好到C点就可以呢？C点没有向左的速度吗，大师？

追答

C的切线是竖直的呀，没有向左弯。

追问

好的，非常感谢您

请问您是物理老师吗，真厉害

讲的很透彻，以后有不会的问题可以请教您吗

追答

可以私信问。我不是老师，我是喜欢物理的工程师。老师看见题会吐的，还能主动跑这来答题？

追问

好

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Answer 3

第三问指的是物块在BC段滑动要求质量取值范围