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素养提升6
与斜面有关的动力学问题的解题方法
素养提升6 与斜面有关的动力学问题的解题方法
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素养提升6 与斜面有关的动力学问题的解题方法
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素养提升6 与斜面有关的动力学问题的解题方法
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一、斜面上物体的受力问题
情景
光滑斜面
恰好平衡摩擦
减速上滑
加速下滑
图例
摩擦力
无
沿斜面向上
Ff=μmgcos θ
沿斜面向下
Ff=μmgcos θ
沿斜面向上
Ff=μmgcos θ
运动
特点
a=gsin θ
恰好匀速下滑
μ=tan θ
a=gsin θ+
μgcos θ
a=gsin θ-
μgcos θ
(2023·广西桂林统考二模)如图所示,竖直墙与水平地面交点为O,从竖直墙上的A、B两点分别搭两条光滑直轨道到M点,M点正上方与A等高处有一C点。现同时将完全相同的a、b、c三球分别从A、B、C三点由静止开始释放。则从开始释放至小球运动到M点的过程中( )
A.a球的加速度小于b球的加速度
B.c球最先到达M点
C.a、c两球所受重力的冲量相同
D.a球到达M点的速度比c球的大
[解析] 对a、b小球a=eq \f(mgsin θ,m)=gsin θ,a球所在斜面倾角较大,则a球的加速度大于b球的加速度,A错误;设CM距离为R,则eq \f(R,sin θ)=eq \f(1,2)at2,t=eq \r(\f(2R,gsin2 θ));对于c小球有R=eq \f(1,2)gt′2,t′=eq \r(\f(2R,g)),可见c球最先到达M点,B正确;根据动量定理有I=mgt,可见a球所受重力的冲量较大,C错误;根据动能定理有mgR=eq \f(1,2)mv2,得v=eq \r(2gR),两球速度相等,D错误。
[答案] B
二、光滑斜面上运动的几类典型问题
1.等高斜面上运动时间问题
由L=eq \f(1,2)at2,a=gsin θ,L=eq \f(h,sin θ)可得t=eq \f(1,sin θ) eq \r(\f(2h,g)),
可知倾角越小,时间越长,如图甲中t1>t2>t3。
2.同底斜面上运动时间问题
由L=eq \f(1,2)at2,a=gsin θ,L=eq \f(d,cos θ)
可得t= eq \r(\f(4d,gsin 2θ)),
可见θ=45°时时间最短,图乙中t1=t3>t2。
如图所示,一物体分别从高度相同、倾角不同的三个光滑斜面顶端由静止开始下滑。下列说法正确的是( )
A.滑到底端时的速度相同
B.滑到底端所用的时间相同
C.在倾角为30°的斜面上滑行的时间最短
D.在倾角为60°的斜面上滑行的时间最短
[解析] 由分析可知物体从高度相同的斜面滑到底端时的速度大小相同,但方向不同,选项A错误;由规律(1)可知物体在倾角θ=60°的斜面上滑行时间最短,选项D正确。
[答案] D
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