如图所示,斜面体置于粗糙的水平地面上,一个质量m=2kg的物块,以υ0=10m/s的初速度沿斜面向上滑动.沿斜面向上运动过程中,经过中点时速度υ=8m/s,斜面始终静止.已知斜面的倾角θ=37°,长l=4.5m.空气阻力不计,取sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2.求:
(1)物块从底端运动到中点的时间;
(2)试分析物块从开始运动到落地前所经历的运动形式,并说明其加速度的大小和方向;
(3)物块在斜面上运动时,斜面体受到水平地面摩擦力的大小和方向.
(1)物块在斜面上做匀减速运动:.V=υ0+υ中2=9m/s,t=S.V=0.25s
(2)物块运动斜面顶端的速度为υt
从底端到顶端:υt2-υ02=2aX
即:υt2-102=2a×4.5
从底端到中点:υ中2-υ02=2aS
即:82-102=2a×2.25
解得a=-8m/s2 υt=28m/s
物块运动分为两个阶段:
一是沿斜面向上的匀减速运动,加速度大小为8m/s2,方向沿斜面向下;二是抛体运动,加速度大小为重力加速度g=10m/s2,方向竖直向下.
(3)先求滑动摩擦因数物块沿斜面做匀减速运动:mgsinθ+μmgcosθ=maμ=0.25
对斜面体受力分析(如图所示)并建立坐标系,在X方向上:
f=(μmgcosθ)cosθ+(mgcosθ)sinθ=12.8N
故答案为:
(1)物块从底端运动到中点的时间t=0.25s
(2)物块运动分为两个阶段:
一是沿斜面向上的匀减速运动,加速度大小为8m/s2,方向沿斜面向下;二是抛体运动,加速度大小为重力加速度g=10m/s2,方向竖直向下
(3)物块在斜面上运动时,斜面体受到水平地面摩擦力的大小为12.8N和方向沿水平向左.
.V
匀变速直线运动:
物体在一条直线上运动,如果在相等的时间内速度的变化相等,这种运动就叫做匀变速直线运动。也可定义为:沿着一条直线,且加速度不变的运动,叫做匀变速直线运动。