如图,一轻弹簧原长为2R,其一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC的底端A处,另一端位于直轨道上B处,弹簧处于自然状态,直轨道与一半径为的光滑圆弧轨道相切于C点,AC=7R,A、B、C、D均在同一竖直面内。质量为m的小物块P自C点由静止开始下滑,最低到达E点(未画出),随后P沿轨道被弹回,最高点到达F点,AF=4R,已知P与直轨道间的动摩擦因数,重力加速度大小为g。(取)
29.求P第一次运动到B点时速度的大小。
30.求P运动到E点时弹簧的弹性势能。
31.改变物块P的质量,将P推至E点,从静止开始释放。已知P自圆弧轨道的最高点D处水平飞出后,恰好通过G点。G点在C点左下方,与C点水平相距、竖直相距R,求P运动到D点时速度的大小和改变后P的质量。
根据题意求出B、C间的距离,设到过B点时速度大小为,根据动能定理得:
将l和代入解得。
从C到B的过程根据动能定理求出物块P第一次运动到B点时速度的大小。
计算重力做功时高度变化容易出错。
滑块P由C开始到弹回到最高点F过程,设相对滑动的距为x,根据能量守恒定律得:
解得,由几何关系得,解得,
滑块P到达E点时速度为零,设此时弹簧的弹性势能为Ep,由B到E的过程根据能量守恒定律:
,解得。
1)从C开始到弹回到最高点F过程根据能量守恒定律求出物块P运动的总距离,从而求出BE间的距离。
2)从C到E的过程根据能量守恒定律求出弹性势能的大小。
1)运动用能量守恒定律列方程时易能量找不全而出错。
2)分析运动过程时易出错。
;
设改变后物块P的质量为,由几何关系得DG两点的水平距离
DG两点的竖直距离
根据平抛运动公式,
解得
从E弹到D点过程根据能量守恒定律得:
代入数据解得。
1)根据从D点平抛运动求出物块P到达D点的速度。
2)从E点到D点的过程根据能量守恒定律列方程求出物块P的质量。
1)计算重力做功时高度变化容易出错。
2)平抛过程水平位移不是,竖直位移也不是3R,这学生易出错。
3)分析运动过程时易出错。