θ30°的斜面顶端以初动能E6J向下坡方向平抛出一个小球,则小球落到斜面上时的动能E为______J。
解析:以抛出点和落地点连线为对角线画出矩形ABCD,可以证明末速度vt的反向延长线必然交AB于其中点O,由图中可知AD∶AO2∶3,由相似形可知vt∶v07∶3,因此很容易可
A
v0B
θ
Dvt
vy
v0
O
以得出结论:E14J。
C
点评:本题也能用解析法求解。列出竖直分运动和水平分运动的方程,注意到倾角和下
落高度和射程的关系,有:h1gt2,sv0t,hta
2
s
或h1vyt,sv0t,hta
2
s
同样可求得vt∶v07∶3,E14J
四、曲线运动的一般研究方法
研究曲线运动的一般方法就是正交分解法。将复杂的曲线运动分解为两个互相垂直方向上的直线运动。一般以初速度或合外力的方向为坐标轴进行分解。
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【例7】如图所示,在竖直平面的xoy坐标系内,oy表示竖直向上方向。该平面内存在沿x轴正向的匀强电场。一个带电小球从坐标原点沿oy方向竖直向上抛出,初动能为4J,不计空气阻力。它达到的最高点位置如图中M点所示。求:
⑴小球在M点时的动能E1。
⑵在图上标出小球落回x轴时的位置N。
⑶小球到达N点时的动能E2。
解析:⑴在竖直方向小球只受重力,从O→M速度由v0减小到0;在水平方向小球只受电场力,速度由0增大到v1,由图知这两个分运动平均速度大小之比为2∶3,因此v0∶v12∶3,所以小球在M点时的动能E19J。
⑵由竖直分运动知,O→M和M→N经历的时间相同,因此水平位移大小之比为1∶3,故N点的横坐标为12。
⑶小球到达N点时的竖直分速度为v0,水平分速度为2v1,由此可得此时动能E240J。
五、综合例析
【例8】如图所示,为一平抛物体运动的闪光照片示意图,照片与实际大小相比缩小10倍对照片中小球位置进行测量得:1与4闪光点竖直距离为15cm,4与7闪光点竖直距离为25cm,各闪光点之间水平距离均为05cm则
1小球抛出时的速度大小为多少
2验证小球抛出点是否在闪光点1处,若不在,则抛出点距闪光点1的实际水平距离和竖直距离分别为多少空气阻力不计,g=10ms2
解析:
1设14之间时间为T,竖直方向有:2515×102×10m=gT2所以T01s水平方向:05×102×3×10m=v0T
所以v015ms
2设物体在1点的竖直分速度为v1y14竖直方向:15×102×10mv1yT1gT2
2解得v1y1ms
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因v1y≠0,所以1点不是抛出点设抛出点为O点,距1水平位移为xm,竖直位移为ym,有水平方向xv0t
竖直方向:
y
12
gt2
r