Question

如圖5－7所示將一光滑的半圓槽置于光滑水平面上，槽的左側(cè)有一固定在水平面上的物塊。今讓一小球自左側(cè)槽口A的正上方從靜止開始落下，與圓弧槽相切自A點(diǎn)進(jìn)入槽內(nèi)，則以下結(jié)論中正確的是： [ ]

A．小球在半圓槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)的全過程中，只有重力對(duì)它做功

B．小球在半圓槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)的全過程中，小球與半圓槽在水平方向動(dòng)量守恒

C．小球自半圓槽的最低點(diǎn)B向C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，小球與半圓槽在水平方向動(dòng)量守恒

D．小球離開C點(diǎn)以后，將做豎直上拋運(yùn)動(dòng)。

Answer 1

C

【錯(cuò)解分析】 錯(cuò)解一：半圓槽光滑，小球在半圓槽內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的全過程中，只受重力和彈力作用，而彈力方向始終與速度方向垂直，所以彈力不做功，則只有重力做功，所以選A。
　　錯(cuò)解二：由于光滑的半圓槽置于光滑的水平面，所以小球在半圓槽運(yùn)動(dòng)的全過程中，小球與半圓槽水平方向不受外力作用，因而系統(tǒng)在水平方向動(dòng)量守恒，故選B。
　　錯(cuò)解三：半圓槽槽口的切線方向?yàn)樨Q直方向，因而小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)的速度方向豎直向上，所以小球離開C點(diǎn)以后得做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，故選D。
　　【正確解答】 本題的受力分析應(yīng)與左側(cè)沒有物塊擋住以及半圓槽固定在水平面上的情況區(qū)分開來。（圖5-8）

　　從A→B的過程中，半圓槽對(duì)球的支持力N沿半徑方向指向圓心，而小球?qū)Π雸A槽的壓力N′方向相反指向左下方，因?yàn)橛形飰K擋住，所以半圓槽不會(huì)向左運(yùn)動(dòng)，情形將與半圓槽固定時(shí)相同。但從B→C的過程中，小球?qū)Π雸A槽的壓力N′方向向右下方，所以半圓槽要向右運(yùn)動(dòng)，因而小球參與了兩個(gè)運(yùn)動(dòng)：一個(gè)是沿半圓槽的圓運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)與半圓槽一起向右運(yùn)動(dòng)，小球所受支持力N與速度方向并不垂直，所以支持力會(huì)做功。所以A不對(duì)。又因?yàn)橛形飰K擋住，在小球運(yùn)動(dòng)的全過程，水平方向動(dòng)量也不守恒，即B也不對(duì)。當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)，它的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的速度方向如圖5－9，并不是豎直向上，所以此后小球做斜上拋運(yùn)動(dòng)，即D也不對(duì)。
　　正確答案是：小球在半圓槽內(nèi)自B→C運(yùn)動(dòng)過程中，雖然開始時(shí)半圓槽與其左側(cè)物塊接觸，但已不擠壓，同時(shí)水平而光滑，因而系統(tǒng)在水平方向不受任何外力作用，故在此過程中，系統(tǒng)在水平方向動(dòng)量守恒，所以正確答案應(yīng)選C。

　　【小結(jié)】 在本題中由于半圓槽左側(cè)有物塊將槽擋住，導(dǎo)致了小球從A→B和從B→C兩段過程特點(diǎn)的不同，因此在這兩個(gè)過程中小球所受彈力的方向與其運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系，及球和槽組成的系統(tǒng)所受合外力情況都發(fā)生了變化。而這一變化導(dǎo)致了兩個(gè)過程所遵從的物理規(guī)律不同，所以具體的解決方法也就不一樣了。通過本題的分析解答，可以使我們看到，對(duì)不同的物理過程要做認(rèn)真細(xì)致的具體分析，切忌不認(rèn)真分析過程，用頭腦中已有的模型代替新問題，而亂套公式。