题目内容

如图所示,一位同学正在进行滑板运动.图中ABD是水平路面,BC是一段R=6.4m的拱起的圆弧路面,圆弧的最高点C比水平路面AB高出h=1.25m.已知人与滑板的总质量为m=60kg.该同学自A点由静止开始运动,在AB路段他单腿用力蹬地,到达B点前停止蹬地,然后冲上圆弧路段,结果到达C点时恰好对地面压力为零,以后该同学作平抛运动又落回水平路面.该同学及滑板可视为质点,不计滑板与各路段之间的摩擦力及经过B点时的能量损失.(g取10m/s2)求:
(1)该同学在C点的速度大小;
(2)该同学落回水平地面的落点到C点的水平距离;
(3)该同学在AB段所做的功.

【答案】分析:(1)到达C点时恰好对地面压力为零,说明在C点时重力恰好提供向心力;
(2)离开C点后,作平抛运动,把运动分解成水平和竖直两个方向的分运动,时间由高度h决定;
(3)A到C的过程,该同学在AB段所做正功,重力在BC段做负功,总功的和等于动能的变化.
解答:解:(1)在C点时重力恰好提供向心力:
代人数据得:m/s
(2)该同学做平抛运动的时间:s
平抛运动的水平位移:x=vc?t=8×0.5m=4m
(3)A到C的过程,该同学在AB段所做正功,重力在BC段做负功,总功的和等于动能的变化,即:

代人数据求得:J
答:(1)在C点的速度vc=8m/s;(2)落点到C点的水平距离x=4m;(3)该同学在AB段所做功2670J
点评:该题将竖直平面内的圆周运动与平抛运动、动能定理向结合,同时又各自使用各自的公式,公式虽然较多,但运算比较简单.属于中档题目.
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