例题1 如图所示,倾角为37°的粗糙斜面AB底端与半径R=0.4 m的光滑半圆轨道BC平滑相连,O点为轨道圆心,BC为圆轨道直径且处于竖直方向,A、C两点等高。质量m=1 kg的滑块从A点由静止开始下滑,恰能滑到与O点等高的D点,g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。
(1)求滑块与斜面间的动摩擦因数μ;
(2)若使滑块能到达C点,求滑块从A点沿斜面滑下时的初速度v0的最小值;
(3)若滑块离开C点的速度大小为4m/s,求滑块从C点飞出至落到斜面上所经历的时间t。
思路分析:(1)滑块从A点到D点的过程中,根据动能定理有
mg(2R-R)-μmgcos 37°·=0-0
解得:μ=tan 37°=0.375;
(2)若使滑块能到达C点,根据牛顿第二定律有mg+FN=
由FN≥0得vC≥=2 m/s
滑块从A点到C点的过程中,根据动能定理有-μmgcos 37°·=mv-mv
则v0=m/s,故v0的最小值为2m/s;
(3)滑块离开C点后做平抛运动,有x=vC′t,y=gt2
由几何知识得tan 37°=,整理得:5t2+3t-0.8=0,解得t=0.2 s(t=-0.8 s舍去)。
答案:(1)0.375 (2)2m/s (3)0.2 s
例题2 一轻质细绳一端系一质量为m=kg的小球A,另一端挂在光滑水平轴O上,O到小球的距离为L=0.1 m,小球跟水平面接触,但无相互作用,在球的两侧等距离处分别固定一个光滑的斜面和一个挡板,如图所示,水平距离s为2 m,动摩擦因数为0.25。现有一小滑块B,质量也为m,从斜面上滑下,与小球碰撞时交换速度,与挡板碰撞不损失机械能。若不计空气阻力,并将滑块和小球都视为质点,g取10 m/s2,试问: