如圖,一個滑板運動員,滑板和人的總質(zhì)量為50kg,以某一初速度從一個斜坡底端滑上斜坡,當速度減小為零時,又從斜坡上下滑至底端,已知斜坡的傾角為30°,運動員上滑的時間是2s,設人及滑板受到的阻力(包括摩擦力和空氣阻力)的大小恒為50N,g取10m/s2.求:
(1)滑板從斜坡底端滑上時的初速度大小;
(2)運動員勻加速下滑到底端時所用的時間.
分析:(1)根據(jù)牛頓第二定律求出運動員上滑的加速度,根據(jù)上滑的時間,運用速度時間公式求出滑板從斜坡底端滑上時的初速度大。
(2)根據(jù)平均速度公式求出運動員上滑的位移,從而得知下滑的位移,根據(jù)牛頓第二定律求出下滑的加速度,根據(jù)位移時間公式求出運動員勻加速下滑到底端時所用的時間.
解答:解:(1)設運動員向上滑行時的加速度為a1,設初速度的方向為正方向,根據(jù)牛頓第二定律有:
-(mgsinθ+f)=ma1
代入數(shù)據(jù)得:a1=-6m/s2
根據(jù)運動學的規(guī)律有:0=v0+a1t1
代入數(shù)據(jù)得:v0=12m/s.
(2)設運動員下滑時的加速度大小為a2,根據(jù)牛頓第二定律有:
mgsinθ-f=ma2
代入數(shù)據(jù)得:a2=4m/s2
運動員上滑的位移為:x=
v0
2
t1=12
m
下滑的與上滑的距離相同,設運動員勻加速下滑到底端時所用的時間t2
則有:x=
1
2
a2
t
2
2

代入數(shù)據(jù)得:t2=
6
s
答:(1)滑板從斜坡底端滑上時的初速度大小為12m/s.
(2)運動員勻加速下滑到底端時所用的時間為
6
s.
點評:解決本題的關鍵能夠正確地對運動員進行受力分析,結合牛頓第二定律和運動學公式進行求解.
練習冊系列答案
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點A,則求
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