题目内容

如图所示,水平桌面上有一轻弹簧,左端固定在A点,弹簧处于自然状态时其右端位于B点.桌面高为h.质量为m的物块P将弹簧缓慢压缩到C点释放,物块P过B点后做匀减速直线运动,从右边缘D点飞离桌面后,落到水平地面上的N点.若D、N两点之间的水平距离为s,B、D两点之间的距离亦为s,物块P与桌面之间的动摩擦因数为μ,重力加速度大小为g,物块P可视为质点,弹簧在弹性限度内,不计空气阻力,求:
(1)物块P运动到D点时速度υD的大小;
(2)物块P过B点时的速度υB的大小;
(3)若将质量为5m的物块Q(也可视为质点)将弹簧缓慢压缩到C点,释放后物块Q刚好停在B点,设两物块均用同种材料制成且表面粗糙程度相同,求B、C两点之间的距离L.
分析:从水平和竖直方向分解平抛运动,根据各自的运动规律求解.
研究物块P从B点运动到D点的过程,运用动能定理求出初速度.
对物块P和物块Q,运用动能定理研究从C点运动到B点,再进行比较求解.
解答:解:(1)将物块P过D点后做平抛运动有:
h=
1
2
gt2               
s=υDt                  
得     υD=s
g
2h
            
(2)物块P从B点运动到D点的过程中,由动能定理得:
-μmgs=
1
2
mυD2 -
1
2
mυB2   
得             υB=
2μgs+
gs2
2h
         
(3)物块P从C点运动到B点,运用动能定律得:
 W-μmgL=
1
2
mυB2 -0       
物块Q从C点运动到B点,运用动能定律得:
 W-μ?5mgL=0-0           
解得         L=
s
4
+
s2
16μh

答:(1)物块P运动到D点时速度υD的大小是s
g
2h
;
(2)物块P过B点时的速度υB的大小是
2μgs+
gs2
2h
;
(3)B、C两点之间的距离L是
s
4
+
s2
16μh
.
点评:处理平抛运动的方法就是分解.
了解研究对象的运动过程是解决问题的前提,根据题目已知条件和求解的物理量选择物理规律解决问题.
一个题目可能需要选择不同的过程多次运用动能定理研究.
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