如图物体分别从相同水平位移,相同竖直位移,倾角不同的斜面下滑,分别比较不同角度物体下滑到最低点的速度和时间大小.
来源:学生作业帮助网 编辑:六六作业网 时间:2024/12/20 11:55:22
如图物体分别从相同水平位移,相同竖直位移,倾角不同的斜面下滑,分别比较不同角度物体下滑到最低点的速度和时间大小.
如图物体分别从相同水平位移,相同竖直位移,倾角不同的斜面下滑,分别比较不同角度物体下滑到最低点的速度和时间大小.
如图物体分别从相同水平位移,相同竖直位移,倾角不同的斜面下滑,分别比较不同角度物体下滑到最低点的速度和时间大小.
你题的问题不完全,斜面是光滑的吗?
(1)如果光滑
设第一个图的底边为L,底边与斜面的夹角为θ,则斜面的长度x可表示为x=L/cosθ
物体沿斜面下滑受重力(竖直向下)和弹力(垂直斜面向上)作用,合力产生沿斜面向下的加速度a=gsinθ
根据匀变速直线运动的公式:x=½at²,可求时间t=2√(L/gsin2θ)
由上面的公式可以知道,时间t的大小与θ角有关,有具体的角度代入,可比较时间长短.
根据v=at,可求到斜面底端的速度.
设第二个图的高为H,底边与高的夹角为θ,则斜面的长度x=H/cosθ
物体沿斜面下滑受重力(竖直向下)和弹力(垂直斜面向上)作用,合力产生沿斜面向下的加速度a=gcosθ
根据匀变速直线运动的公式:x=½at²,可求时间t=√(2H/gcos²θ)
由上面的公式可以知道,时间t的大小与θ角有关,有具体的角度代入,可比较时间长短.
根据v=at=√2gH,可求到斜面底端的速度,发现这种情况他们到达底端的速度大小相同.
(2)不光滑的话,要考虑滑动摩擦力,还要知道动摩擦因数,处理方法差不多,不再赘述.
设物体从静止开始下滑,在顶端具有重力势能Ep,在底端具有动能Ek,摩擦力作功为Wf,斜面摩擦系数均相同。可得基本式子:
Ek=Ep-Wf ……(1)
mgsinθ-µmgcosθ=ma
a=g(sinθ-µcosθ) ……(2)
一、关于速度大小的问题
1、当水平位移相同时:
竖直位移h越大,斜面L与底边sx...
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设物体从静止开始下滑,在顶端具有重力势能Ep,在底端具有动能Ek,摩擦力作功为Wf,斜面摩擦系数均相同。可得基本式子:
Ek=Ep-Wf ……(1)
mgsinθ-µmgcosθ=ma
a=g(sinθ-µcosθ) ……(2)
一、关于速度大小的问题
1、当水平位移相同时:
竖直位移h越大,斜面L与底边sx的夹角θ越大,Ep=mgh越大,Wf=µmgLcosθ=µmgs不变,
Ep-Wf 越大,由(1)知,Ek越大。若斜面光滑,(1)变为Ek=Ep,结论相同。
故得结论一:
当水平位移相同时,随着高度和斜面倾角的增大,物体下滑到斜面底端的动能也增大,故速度也增大。反之减小。
2、当竖直位移相同时:
水平位移s越小,斜面L与底边s的夹角θ越大,Ep=mgh不变,Wf=µmgLcosθ=µmgs变小,
Ep-Wf 增大,由(1)知,Ek增大。若斜面光滑,(1)变为Ek=Ep,与斜面倾角和水平位移无关。
故得结论二:
当竖直位移相同时,若斜面不光滑,随着斜面倾角的增大,物体下滑到斜面底端的动能也增大,故速度也增大。反之减小。若斜面光滑,物体下滑到不同倾角的斜面底端速度大小相等。
综合结论:只有当竖直位移相同斜面光滑,物体下滑到不同倾角的斜面底端速度大小相等。其它情况,速度都会随斜面倾角的增大(减小)而增大(减小)。
二、关于时间的问题
1、斜面光滑的情况:
当斜面光滑,斜面高不变时,v=√(2gh),a=gsinθ,t=v/a。可见,θ增大,h不变,a增大,v不变,t减小。即:随着斜面倾角的增大(减小),物体下滑到底端的时间减小(增大)。
当斜面光滑,斜面底边长度不变时,
设底边10m不变,高度依次为:h1=5m,h2=10m,h3=20m,有:
V1=√(2gh1)=√(2×10×5)=10(m/s),a1=gsinθ=10×5/√(10²+5²)≈4.47(m/s)
t1=V1/a1=10/4.47≈2.24(s)
V2=√(2gh2)=√(2×10×10)=10√2(m/s),a2=gsinθ2=10×10/√(10²+10²)=10/√2(m/s)
t2=V2/a2=2(s)
V3=√(2gh3)=√(2×10×20)=20(m/s),a3=gsinθ3=10×20/√(10²+20²)≈8.94(m/s)
t3=V3/a3=20/8.94≈2.24(s)
比较t1、t2、t3可知:随着高度和斜面倾角的增大(减小),下滑时间先减小,后增大。
2、斜面不光滑的情况:
当斜面不光滑时,把Ek=1/2 mv²,Ep=mgh,Wf=µmgLcosθ=µmgs代入(1)式可得:
V²=2g(h-µs) ,
V =√[2g(h-µs)] ……(3)
当斜面不光滑,高度不变,底长和斜面倾角变化时:
设底边h=10m不变,高度依次为:s1=5m,s2=10m,s3=50m,µ=0.1,将它们代入(2)和(3)求得a1、a2、a3和v1、v2、v3,则可求得:t1=1.62s,t2=2.11s,t3=10.2s,t1
设底边s=10m不变,高度依次为:h1=5m,h2=10m,h3=20m,µ=0.1,将它们代入(2)和(3)求得a1、a2、a3和v1、v2、v3,则可求得:t1=2.50s,t2=1.05s,t3=4.37s,t1>t2
综合结论:无论斜面是否光滑,1、斜面高不变时,随着斜面倾角的增大(减小),物体下滑到底端的时间减小(增大)。2、底长度不变时,随着高度和斜面倾角的增大(减小),下滑时间先减小,后增大。
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这种题在高中里头一般不用考虑摩擦问题(当然也不绝对),主要考查的是角度与受力情况以及由此对速度的影响问题。图二:设高度H,水平位移S,重力加速度g,竖直方向速度为u,斜面速度v,水平角度为ρ,则H=1/2gt^2, u=gt解得t=(2H/g)^1/2,u=g*(2H/g)^1/2,速度为矢量,遵从矢量计算法则,斜面速度v=u/sinρ,即:v=[g*(2H/g)^1/2]/sinρ。分析:由于高...
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这种题在高中里头一般不用考虑摩擦问题(当然也不绝对),主要考查的是角度与受力情况以及由此对速度的影响问题。图二:设高度H,水平位移S,重力加速度g,竖直方向速度为u,斜面速度v,水平角度为ρ,则H=1/2gt^2, u=gt解得t=(2H/g)^1/2,u=g*(2H/g)^1/2,速度为矢量,遵从矢量计算法则,斜面速度v=u/sinρ,即:v=[g*(2H/g)^1/2]/sinρ。分析:由于高度H固定,所以时间t固定,竖直方向速度u因而也固定,t不变,ρ减小,sinρ减小,v增大。图一:设水平位移S,高度为h,同样有t=(2h/g)^1/2,u=g*(2h/g)^1/2,v=u/sinρ,其中h=S*tanρ带入后有:v=[g*(2S*tanρ/g)^1/2]/sinρ==[g*(2S/g)^1/2]/(sinρ*cosρ)^1/2,sinρ*cosρ=1/2sin2ρ,所以v=g*(S*sin2ρ/g)^1/2,故ρ增大,v增大;h高的t大。
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