Question

5．如圖所示，傾角為37°的斜面長L=1.9m，在斜面底端正上方的O點將一小球以速度v₀=3m/s水平拋出，與此同時釋放在斜面頂端的滑塊，經(jīng)過一段時間后小球恰好能以垂直斜面的方向擊中滑塊（小球和滑塊均可視為質(zhì)點，重力加速度g=10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：
（1）拋出點O離斜面底端的高度；
（2）滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ．

Answer 1

分析 （1）小球垂直撞在斜面上的滑塊，速度與斜面垂直，將該速度進(jìn)行分解，根據(jù)水平分速度和角度關(guān)系求出豎直分速度，再根據(jù)v_y=gt求出小球在空中的飛行時間．根據(jù)h=$\frac{1}{2}g{t}_{\;}^{2}$，及幾何關(guān)系求出拋出點O離斜面底端的高度；
（2）滑塊做勻加速直線運(yùn)動，由位移時間公式求出加速度，再由牛頓第二定律求解動摩擦因素μ．

解答 解：（1）設(shè)小球擊中斜面時的速度
為v，豎直分速度為v_y
$\frac{v_0}{v_y}=tan37°$
設(shè)小球下落的時間為t，豎直方向位移為y，
水平方向位移為x
$\begin{array}{l}{v_y}=gt\\ y=\frac{1}{2}g{t^2}\\ x={v_0}t\end{array}$
設(shè)拋出點到斜面最低點的距離為h，h=y+xtan37°
以上各式聯(lián)立：代入數(shù)據(jù)得  x=1.2mh=1.7m
（2）在時間t內(nèi)，滑塊的位移為s
$s=L-\frac{x}{cos37°}$
且  $s=\frac{1}{2}a{t^2}$
a=gsin37°-μgcos37°
聯(lián)立，代入數(shù)據(jù)得：μ=0.125
答：（1）拋出點O離斜面底端的高度1.7m；
（2）滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ為0.125

點評 該題是平拋運(yùn)動和牛頓第二定律等基本規(guī)律的應(yīng)用，主要抓住撞到斜面上時水平速度和豎直方向速度的關(guān)系以及位移的關(guān)系解題．