课外拓展



 

 一固定的斜面,倾角为θ=45°,斜面长L=2.00m.在斜面下端有一斜面与垂直的挡板.一质量为m的质点,从斜面的最高点沿斜面下滑,初速度为0,质点沿斜面下滑到斜面最底端与挡板发生弹性碰弹.已知质点与斜面间的动摩擦因数μ=0.20.试求此质点从开始运动到与挡板发生第11次碰撞的过程中运动的总路程.

思路分析:

  由于碰撞时无动能损失,故运动过程中只有重力和摩擦力做功.每次碰撞后质点上滑的最大高度都比原来小,如果找出高度递减的规律,即可利用数学知识求出运动的总路程.

解:

  质点在斜面上滑动的过程中,受到摩擦力大小为f=μmgcosθ

  设质点第一次与挡板碰撞时的速率为v1,由动能定理得到

  

  质点与挡板碰撞后以速率v开始沿斜面上滑,设上滑的最大距离为L1,则有

  

  由①②两式得

  同理可推出第二次碰上后上滑的最大距离L2与L1的关系是

  所以

  ……

  第10次上碰后上滑的最大距离

  因此质点第11次碰撞前运动的总路程

  

  说明:本题解法较多,如果求出第11次碰前质点的速度,再对全程用动能定理也可以求出质点运动的总路程;还可以画出质点运动的速度时间图像,求出图线和时间轴所围面积得到质点运动的总路程.

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