稿件来源:高途
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必修1
第四章 牛顿运动定律
4.6 用牛顿运动定律解决问题(一)
斜面问题
如图所示,一小球自平台上水平抛出,恰好无碰撞地落在邻近平台的一倾角为$\alpha=53^\circ $的斜面顶端,并沿斜面下滑。已知斜面高度$H=6\;\rm m$,斜面顶端与平台的高度差$h=0.8\;\rm m$,小球与斜面的动摩擦因数$\mu =0.5$,重力加速度$g$取$10\;\rm m/s^{2}$,$\sin37^\circ=0.6$,$\cos37^\circ=0.8$。求:
小球水平抛出的初速度$v_{0}$的大小,以及斜面顶端与平台边缘的水平距离$x$;
$v_{0}=3\\;\\rm m/s$,$x=1.2\\;\\rm m$
"]]题意知小球恰好无碰撞地落在邻近平台并沿斜面下滑,可知小球的速度偏转角为$53^\circ $,由平抛运动规律有$h=\dfrac{1}{2}gt^{2}$,解得$t=0.4\;\rm s$,因为$\tan 53{^\circ}= \dfrac{gt}{v_{0}}$,联立解得$v_{0}=3\;\rm m/s$,则斜面顶端与平台边缘的水平距离$x=v_{0}t=1.2\;\rm m$
小球沿斜面运动的时间。
$1\\;\\rm s$
"]]结合以上分析可知,小球落在斜面顶端时速度$v=\dfrac{v_{0}}{\cos 53{^\circ}}=5\;\rm m/s$
在斜面,对小球有$mg\sin 53^\circ-\mu mg\cos 53^\circ =ma$
解得加速度$a=5\;\rm m/s^{2}$
由运动学公式有$\dfrac{H}{\sin 53{^\circ}}=vt_{0}+\dfrac{1}{2}at_{0}^{2}$
代入题中数据,联立解得$t_{0}=1\;\rm s$
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