北京赢得了2022年第二十四届冬季奥林匹克运动会的举办权,引得越来越多的体育爱好者参加滑雪运动。如图所示,某滑雪场的雪道由倾斜部分AB段和水平部分BC段组成,其中倾斜雪道AB的长L=25m,顶端高H=15m,滑雪板与雪道间的动摩擦因数μ=0.25。滑雪爱好者每次练习时均在倾斜雪道的顶端A处以水平速度飞出,落到雪道时他靠改变姿势进行缓冲,恰好可以使自己在落到雪道前后沿雪道方向的速度相同。不计空气阻力影响,取重力加速度g=10m/s2。
27.第一次滑雪爱好者水平飞出后经t1=1.5s落到雪道上的D处(图中未标出),求水平初速
度v1及A、D之间的水平位移x1。
28.第二次该爱好者调整水平初速度,落到雪道上的E处(图中未标出),已知A、E之间的水平位移为x2,且,求该爱好者落到雪道上的E处之后的滑行距离s。
29.该爱好者在随后的几次练习中都落在雪道的AB段,他根据经验得出如下结论:在A处水
平速度越大,落到雪道前瞬时的速度越大,速度方向与雪道的夹角也越大。他的观点是否正确,请你判断并说明理由。
解:滑雪爱好者自 A处以水平速度飞出后,可能落在雪道的倾斜部分 AB 段,也可能落在雪道的水平部分 BC 段。
(1)设滑雪爱好者落在雪道的水平部分 BC 段所用时间为 t0,
根据平抛规律
解得
由此可知,滑雪爱好者水平飞出后经 t1=1.5s 落在雪道的倾斜部分 AB 段。
根据平抛规律
解得
A、D 之间的水平位移
解得
根据平抛运动竖直方向上是自由落体运动,求出落到斜面的时间,比较给出的时间判段出滑雪者落到了AB部分,根据运动的合成和分解以及平抛运动规律求解水平位移。
1、没有比较水平位移与AB的水平部分的大小关系,直接认为滑雪者落在斜面上或水平部分,导致解题方向错误。2、对平抛运动的位移与水平方向的夹角与速度与水平方向的夹角关系掌握不熟练,导致解题困难。
s=45 m
解:滑雪爱好者自 A处以水平速度飞出后,可能落在雪道的倾斜部分 AB 段,也可能落在雪道的水平部分 BC 段。
(1)设滑雪爱好者落在雪道的水平部分 BC 段所用时间为 t0,
根据平抛规律
解得
由此可知,滑雪爱好者水平飞出后经 t1=1.5s 落在雪道的倾斜部分 AB 段。
根据平抛规律
解得
A、D 之间的水平位移
解得
(2)设此次爱好者水平初速度 v2,由 ,可知
,斜道的水平部分长度
,由此可判断此次滑雪爱好者水平飞出后落在雪道的水平部分 BC 段。
由平抛规律
根据水平位移与斜面的底边的大小关系可知滑雪者落到了水平部分的滑道上,根据运动的合成和分解以及平抛运动规律求解滑雪者落到E处的速度,再由动能定理求出滑雪者落在E处后的滑行距离S。
1、没有比较水平位移与AB的水平部分的大小关系,直接认为滑雪者落在斜面上或水平部分,导致解题方向错误。2、对平抛运动的位移与水平方向的夹角与速度与水平方向的夹角关系掌握不熟练,导致解题困难。
他的观点不正确。正确观点是:在 A 处水平速度越大,落到雪道前瞬时速度越大,而速度方向与雪道夹角相同。
解:滑雪爱好者自 A处以水平速度飞出后,可能落在雪道的倾斜部分 AB 段,也可能落在雪道的水平部分 BC 段。
(1)设滑雪爱好者落在雪道的水平部分 BC 段所用时间为 t0,
根据平抛规律
解得
由此可知,滑雪爱好者水平飞出后经 t1=1.5s 落在雪道的倾斜部分 AB 段。
根据平抛规律
解得
A、D 之间的水平位移
解得
(2)设此次爱好者水平初速度 v2,由 ,可知
,斜道的水平部分长度
,由此可判断此次滑雪爱好者水平飞出后落在雪道的水平部分 BC 段。
由平抛规律
根据位移的合成和分解可知初速度越大,运动的时间越长,根据速度的合成可知初速度增大后,落到雪地前的瞬时速度越大,根据位移与水平方向的夹角与速度与水平方向的夹角关系,可知位移与水平方向的夹角不变,速度与水平方向的夹角也不变。
1、没有比较水平位移与AB的水平部分的大小关系,直接认为滑雪者落在斜面上或水平部分,导致解题方向错误。2、对平抛运动的位移与水平方向的夹角与速度与水平方向的夹角关系掌握不熟练,导致解题困难。