如图,让一小物体(可看作质点)从图示斜面上的A点以v0=4m/s的初速度滑上斜面,物体滑到斜面上的B点后沿原路返回.若A到B的距离为1m,斜面倾角为θ=37°.(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)

问题描述:

如图,让一小物体(可看作质点)从图示斜面上的A点以v0=4m/s的初速度滑上斜面,物体滑到斜面上的B点后沿原路返回.若A到B的距离为1m,斜面倾角为θ=37°.(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2

(1)求物体与斜面间的动摩擦因数;
(2)若设水平地面为零重力势能面,且物体返回经过C点时,其动能恰与重力势能相等,求C点相对水平地面的高度h.

(1)设物体与斜面间的滑动摩擦因数为μ,则物体上滑由A到B做速度由v0变为0的匀减速运动,由动能定理有
-mgssinθ-μmgscosθ=0-

1
2
mv
,代入数据解得μ=0.25
(本题也可用牛顿运动定律求由牛顿第二定律有mgsinθ+μmgcosθ=ma…①,
又由运动学公式,可得0-v02=-2a•AB…②,
由①②联立,代入数据可得μ=0.25)
即物体与斜面间的动摩擦因数为0.25.
(2)设物体返回经过C点时速度大小为v1,则对于物体由B到C,
由动能定理有mg(ABsinθ-h)-μmgcosθ.
AB.sinθ−h
sinθ
=
1
2
m
v

1
2
m
v
=mgh,
联立以上两式解得h=
sinθ−μcosθ
2−μcosθ
AB

代入数据可得:h=0.24m
即动能与势能相等时C点相对地面的高度为0.24m.