解题思路:(1)由向心力公式利用牛顿第二定律可求得弹力;
(2)对该过程利用动能定理即可求得克服摩擦力所做的功;
(3)明确初末状态的机械能,即可明确机械能的减小量;注意重力势能与零势能面的选取有关.
解(1)设此情形下小滑块到达最高点时受竖直向下的弹力FN,则有:FN+mg=m
v2
R
代入数据可得:FN=−
4
3N
故实际上筒内壁对小滑块施加了竖直向上的支持力
(2)在此过程中,设克服摩擦力做的功为:W克f−mg2R−W=
1
2mv2−
1
2mv02
代入数据可得:W克f=6.8J
(3)经过足够长的时间后,小滑块在下半圆轨道内做往复运动,小滑块经过水平直径位置时速度为0,选该处所在水平面为零势面,则有
E末=0
E初=
1
2mv02−mgR
则减少的机械能为:△E=
1
2mv02−mgR=7.5J
答:(1)小滑块第一次滑到最高点时轨道对其的弹力为[4/3]N
(2)小滑块从开始到第一次滑至最高点这段时间内,它克服摩擦力做的功是6.8J;
(3)从开始经过足够长的时间,小滑块减少的机械能是7.5J.
点评:
本题考点: 动能定理的应用;向心力.
考点点评: 本题考查动能定理、向心力及功能关系等,在解题时要注意正确受力分析及过程分析,即可选择合理的物理规律求解.