问题: 高中物理力学
如下图,物体被锁定在光滑的斜面上,现在解除锁定,让物体滑到和斜面底端相连的粗糙的水平面上,然后压缩右端的弹簧,已知从解除锁定到物体刚接触弹簧需要8秒,而最后物体停留在距离斜面底端44米处,求斜面的倾斜角A,已知物体质量m=2kg,斜面高H=20米,斜面底端到弹簧末端距离L=60米,弹簧劲度系数是45N/m,弹簧储存的势能和其被压缩的长度x的关系式是E=0.5*k*x^2,水平面的滑动摩擦系数是0.25
解答:
此题在目前的已知条件下仍然无法求解。下面在已有的条件下分析如下,供你参考:
假设斜角为a,在斜面上的时间为t0,在平面上刚好滑到弹簧边上的(即经历L路程时的时间是t1),在斜面末端沿斜面的速度为v0,刚上平面时的速度为v1,刚接触弹簧时的速度为v2,如你补充的条件弹簧一开始没被压缩,现在设物体能压缩弹簧x米。
现说明一下此题不能由v0求得v1的原因:斜面与平面非平滑过渡,必然存在机械能损耗。如果v0是斜向下的,v1是水平的,即使假设
v1等于v0沿水平的分速度,也需要题目假设,但题目并没有,并且实际上也不会是这样。同时如果按照你说的此位置没有损耗,那v0=v1,这样一来就可以直接通过水平段碰弹簧前的计算得出t1,进而求得t0,在就得到a角度了,这样的话,后面的弹簧以及停止位置等条件根本也用不上。因此如果在这时能求得v1或者求得v1关于a得式子,后面的弹簧等条件都是多余。
下面在说明一下求解思路:
欲求a,只需求得t0;欲求t0,必先求得t1,欲求t1必求得v1,或v2.有前面分析,v1无法先求得,因此必先求v2.下面解题,并提出需要补充的已知条件。
1)物体接触弹簧后开始到静止的过程,能量守恒分析如下:
物体接触弹簧时的动能=1/2mgv2^2
如果弹簧一开始没被压缩,则弹簧在压缩过程吸收物体的部分动能,在恢复时又释放这部分动能,整个过程队伍体悟能量贡献,(如果一开始有压缩蓄能,这正加了这部分能量给物体,现在按照你补充后的条件解体,视没有能量补充),而物体从接触弹簧到最后静止滑动的路程=16+2x,所以摩擦损失的能量=μmg(16+2x)
由能量守恒得 1/2mgv2^2=μmg(16+2x);因此题目缺少已知条件x.
如果补充这个已知条件,则可解得v2.
2)在物体刚滑到平面上到接触弹簧前的这段L距离上,物体在华东摩擦力作用下匀减速,则
v2t1+1/2μgt1^2=L
因此可解得t1,
t1+t0=8
因此可解得t0
3)在斜面上,1/2gsinat0^2=H/sina
因此可解得sina,既可求得a值
以上分析工你参考,如果有补充的条件自己带入上面的公式计算即可。如果接受我的分析解答过程没有更佳的解答,选我吧!
呵呵!
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