归纳式探究
探究小球沿过山车轨道的运动
小雨观察到游乐场的过山车可以底朝上在圆形轨道上运动,游客却不会掉下来。他想探索其中的奥秘,做了以下两个探究:
(1)探究一:如图甲所示,小球由
点沿光滑轨道自由运动到
点,小球到达
点的速度
与高度
和小球质量
的关系,数据如表一。
表一:
实验次数 |
|
|
|
1 |
0.2 |
|
4.0 |
2 |
0.4 |
|
8.0 |
3 |
0.4 |
|
8.0 |
4 |
0.8 |
|
16.0 |
则小球到达
点的速度
与 有关,且
。
探究二:如图乙所示,小球以一定速度从
点沿光滑的竖直圆形轨道运动,恰好通过最高点
.小球在
点的速度
与轨道半径
的关系,数据如表二。
实验次数 |
|
|
1 |
0.15 |
7.5 |
2 |
0.30 |
15.0 |
3 |
0.45 |
22.5 |
则小球在
点的速度
与轨道半径
的关系式为 。
(3)如图丙所示,将甲、乙两轨道组合后,小球从
点沿光滑轨道自由运动,若
,要使小球经过
点后能恰好通过
点,则
。