滑板运动员在U形槽中的运动可以简化为运动员在半径为R的半圆弧槽中的运动.若滑板运动员以一定的水平初速度从A点跳入槽内.下落h高度落在最低点B左边的槽壁上.之后滑到槽最低点B的速度为v.人和滑板的质量为m.滑板与圆弧槽的动摩擦因数为μ求:(1)人从A点跳入槽

 2025-11-15 23:01:11    6785  

分析 (1)运动员做平抛运动,应用平抛运动规律可以求出初速度.(2)由牛顿第二定律可以求出加速度,在根据矢量合成原则求解.

解答 解:(1)人下落h高度,用的时间$t=\sqrt{\frac{2h}{g}}$水平位移 $x=R-\sqrt{{R}^{2}-{h}^{2}}$因此初速度 ${v}_{0}=\frac{x}{t}=(R-\sqrt{{R}^{2}-{h}^{2}})\sqrt{\frac{g}{2h}}$(2)人和滑板在半圆弧槽底部时受到重力、槽底对滑板向上的支持力F和向左的滑动摩擦力,由牛顿第二定律得$F-mg=m\frac{{v}^{2}}{R}$则$F=mg+m\frac{{v}^{2}}{R}$人在圆弧槽最低点时的向心加速度大小为:${a}_{1}=\frac{{v}^{2}}{R}$切向加速度大小为${a}_{2}=\frac{μF}{m}=μ(g+\frac{{v}^{2}}{R})$因此人在圆弧槽最低点的加速度为$a=\sqrt{{{a}_{1}}^{2}+{{a}_{2}}^{2}}=\sqrt{\frac{{v}^{2}}{{R}^{2}}+{μ}^{2}{(g+\frac{{v}^{2}}{{R}^{\;}})}^{2}}$答:(1)人从A点跳入槽内时的初速度大小为$(R-\sqrt{{R}^{2}-{h}^{2}})\sqrt{\frac{g}{2h}}$.(2)人在圆弧槽最低点的加速度大小为$\sqrt{\frac{{v}^{2}}{{R}^{2}}+{μ}^{2}{(g+\frac{{v}^{2}}{{R}^{\;}})}^{2}}$.

点评 (1)运动员做平抛运动,应用平抛运动规律可以求出初速度.(2)由牛顿第二定律可以求出加速度.


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