Question

高中物理：如图，对（1），小球沿圆弧轨道下滑时，斜面对小球的支持力是否做功？

如果是做负功，用能量守恒定律时为什么不用减去？谢谢！

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Answer 1

如图，小球A沿曲面下滑时，通过压力驱使轨道向左运动，轨道的速度为水平向左的V1。

于是，小球A同时参与了两个分运动------沿曲面切线方向的V切、随同轨道向左的V1。以大地为参照物，小球A的速度为合速度V2。

注意到小球A受到的支持力FN始终垂直于曲面，FN与合速度V2之间的夹角为钝角，因此支持力对小球A的支持力是做功的，并且做的是负功。

根据功能原理：支持力对小球做负功，会消耗小球的机械能，这部分机械能转移给了轨道，成为了轨道的动能。

由于小球A下滑过程在竖直方向上存在加速度------小球先失重、后超重，小球和轨道组成的系统，竖直方向上受到的外力的矢量和不为零（地面的支持力不等于二者的总重力），系统的动量不守恒（系统的初动量为零，但上图中系统动量不为零）。

但是，系统水平方向上不受任何外力，因此系统的水平分动量是守恒的。

Answer 2

这里的圆弧形轨道是固定在地面上的，是静止不动的。小球在下滑的过程中，在任意一个时刻，其速度方向都与轨道的支持力方向垂直，因此支持力的瞬时功率为0，任意时刻的瞬时功率都是0，因此整个过程中支持力不做功。
当然，如果圆弧轨道没有固定，小球在下滑过程中，轨道在向相反方向运动的话，轨道的支持力就对小球做负功。

Answer 3

本题中，斜面在小球下滑过程中是运动的，要不然不可能说小球正碰后追不上斜面，此时斜面对小球支持力方向就不是像固定时那样时刻与运动速度方向垂直了，也就是说这种情况要做功了，并且是负功，斜面本来啥能量也都没有，拿啥对小球做正功呀，能量的转化过程也只是把刚开始小球仅有的重力势能变成两者的动能，也只能如此，如果斜面固定，那么就只能是重力势能变成小球自己的动能！

Answer 4

斜面对小球的支持力与小球的运动方向始终垂直，所以支持力不做功。

Answer 5

小球，沿圆弧轨道下滑时，水平方向动量守恒。所以，两者方向都在做加速运动。使轨道产生加速度的，是小球对轨道的压力。同样，轨道对小球的支持力（水平方向分力）让小球产生了水平方向加速度。所以，轨道对小球的，支持劣势做工的

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