如图所示,倾斜滑道上有一质量为m1的滑块,滑块通过一轻质细绳吊起一质量为m2的小桶.已知滑道的倾角为θ=37°,AB段、CD段光滑,BC段粗糙,滑块m1与BC段的动摩擦因数为μ=0.8,长度AB=BC=3m、CD=6m,m1=m2=1kg.开始时将滑块放在轨道上的A点,此时小桶离地高度h=6m.不计滑轮的摩擦并忽略滑块、小桶的大小,且小桶落地后脱离挂钩.现将系统由静止释放,g=10m/s2,求:
(1)m1由A向B运动过程中的加速度
(2)m1经过C点时的动能;
(3)m1向上运动的最大距离.
网友回答
解:对m1进行受力分析,
根椐牛顿第二定律T-m1gsin37°=m1a
对沙桶进行受力分析,
根椐牛顿第二定律m2g-T=m2a
m1由A向B运动过程中的加速度a=2m/s2
(2)设运动到C点的速度为vc,
根据能量守恒定律,系统减少的重力势能转化为系统的动能和内能,故有
m2gh-m1gxACsinθ=(m1+m2)+μm1gcosθxBC
解得:vc2=4.8m2/s2
m1经过C点时的动能
.
(3)设m1经过c点后还能运动x米,
根据机械能守恒定律有:
解得x=0.4m
m1向上运动的最大距离d=6.4m.
解析分析:(1)求m1由A向B运动过程中的加速度可以用隔离法:先以沙和沙桶为研究对象m2g-T=m2a
再以m1为研究对象T-m1gsin37°=m1a,联立求出物体的加速度a.
(2)要求m1经过C点时的动能可根据能量守恒定律,系统减少的重力势能转化为系统的动能和内能列方程求解m1经过C点时的系统的动能进而求解的m1动能.
(3)m1向上运动的最大距离时它的速度为0,根据机械能守恒定律有:,即可求出m1经过c点后向上运动的最大距离,从而求出m1向上运动的最大距离.
点评:利用能量的观点解题比用运动学公式简单实用,运算量小,过程简单,在学习中要注意使用.