例 1 如图 1 甲所示,一物体以一定的初速度 v0沿足够长斜面对上运动,此物体在斜面上的最大位移与斜面倾角的关系如图乙所示.设各种条件下,物体运动过程中的动摩擦因数均不变,g=10 m/s2
求:图 1(1)物体与斜面之间的动摩擦因数及物体的初速度大小;(2)θ 为多大时,x 值最小并求出 x 的最小值.解析 (1)当 θ 为时,由运动学知识可得:v=2gh,h=x1= m当 θ=0 时,x0= m,此时物体运动中必受摩擦阻力.设动摩擦因数为 μ,此时摩擦力大小为:f=μmg加速度大小为 a1=μg由运动学公式可得:v=2a1x0联立以上各式解得:μ=,v0=5 m/s(2)对于任意角度,根据动能定理可得,物体对应的最大位移 x 满足关系式:mv=mgxsin θ+μmgxcos θ联立解得 x=x 的最小值为xmin==h≈1
08 mtan φ=,φ=对应的 θ=-φ=-=
答案 (1) 5 m/s (2) 1
08 m绳索、链条在考查过程中常发生形变,其重心位置对物体来说并不是固定不变的,能否正确确定重心的位置,是解决绳索、链条类问题的关键,一般情况下常分段考虑各部分的重力势能,并用各部分重力势能之和作为系统总的重力势能,至于参考平面,可任意选取,但以系统初、末状态重力势能便于表示为宜.例 2 如图 2 所示,有一条长为 L 的均匀金属链条,一半长度在光滑斜面上,斜面倾角为θ,另一半长度沿竖直方向下垂在空中,当链条从静止开始释放后滑动,求链条刚好从右侧全部滑出斜面时的速度是多大
(重力加速度为 g)图 2思维导引 讨论对象:链条.隐含条件:释放后的链条,竖直方向的一半向下运动,放在斜面上的一半沿斜面对上运动,由于竖直部分越来越多,所以链条做的是变加速运动,不能用匀变速直线运动的公式去解.思路分析:因为斜面光滑,所以机械能守恒,链条得到的动能应是由重力势能转化来的,重