问题补充:
如图所示,总质量为m=75kg的滑雪者以初速度v0=8m/s沿倾角为θ=37°的斜面向上自由滑行,已知雪橇与斜面问动摩擦因数μ=0.25,假设斜面足够长.不计空气阻力.试求:
(1)滑雪者沿斜面上滑的最大距离.
(2)若滑雪者滑至最高点后掉转方向向下自由滑行,求他滑到起点时的速度大小.
答案:
解:
(1)上滑过程中对人进行受力分析,滑雪者受重力mg,弹力FN,摩擦力f,并设滑雪者的加速度为a1,受力如图
根据牛顿第二定律有:
mgsinθ+f=ma1,a1?的方向沿斜面向下.?????????? ①
由平衡关系有:FN=mgcosθ????????????????????????②
根据动摩擦定律有:f=μFN????????????????????????? ③
由以上各式解得:a1=g(sinθ+μcosθ)=8m/s???????④
滑雪者沿斜面向上做匀减速直线运动,减速到零的位移为:?? ⑤
即滑雪者上滑的最大距离为4m
(2)滑雪者沿斜面下滑时,滑雪者收到的摩擦力沿斜面向上,受力如图
设加速度大小为a2
根据牛顿第二定律有:
mgsinθ-f=ma2????????????? ⑥
由平衡关系有:FN=mgcosθ????????????????? ⑦
根据动摩擦定律有:f=μFN???????????????????????? ⑧
由以上各式解得:? ⑨
滑雪者沿斜面向下做初速度为零的匀加速直线运动,滑到出发点的位移为:x=4m/s
则滑雪者再次回到起点的速度为:?? ⑩
答:(1)滑雪者沿斜面上滑的最大距离4m
??? (2)滑雪者再次回到起点的速度为5.7m/s
解析分析:(1)滑雪者向上做匀减速直线运动,对他受力分析,得到加速度,然后由匀变速位公式可以得到上滑的距离.
(2)向下自由滑行做匀加速直线运动,然后受力分析,得到加速度,最后还是由匀变速直线公式求速度.
点评:本题是比较简单的匀变速应用,只是要注意在上滑和下滑时摩擦力的方向改变了,但是本题考查的情景----斜面上物体的运动,是匀变速考查最喜欢选用的情形.
如图所示 总质量为m=75kg的滑雪者以初速度v0=8m/s沿倾角为θ=37°的斜面向上自由滑行 已知雪橇与斜面问动摩擦因数μ=0.25 假设斜面足够长.不计空气阻力