Question

如圖所示，從足夠長(zhǎng)的固定斜面的頂端A先、后兩次水平拋出一小球，第一次拋出時(shí)的初速度為v，第二次拋出時(shí)的初速度為2v，小球落到斜面前瞬間，其速度大小分別v_B、v_C（注：v_B、v_c為未知）．已知斜面的傾角為θ，重力加速度為g．不計(jì)空氣阻力．
（1）求小球從A到B的時(shí)間t₁
（2）求小球自第二次拋出到離斜面最遠(yuǎn)點(diǎn)所用的時(shí)間t₂
（3）試證明速度v_B、v_C的方向平行．

Answer 1

【答案】分析：（1）小球做的是平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)水平和豎直方程的位移與斜面的夾角的關(guān)系，可以求得從A到B的時(shí)間t₁；
（2）當(dāng)速度v方向與斜面平行時(shí)，小球離斜面最遠(yuǎn)，根據(jù)此時(shí)的速度方程可以求得時(shí)間t₂；
（3）第一次和第二次，小球都落在斜面上，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的水平速度和豎直速度，以及位移之間的關(guān)系，可以得出v_B、v_C的方向．
解答：解：（1）對(duì)位移AB分解，有
水平分位移x₁=vt        豎直分位移y₁=gt²     
由圖可知tanθ==                  
解得  t₁=                            
（2）當(dāng)速度v方向與斜面平行時(shí)，小球離斜面最遠(yuǎn)，對(duì)此時(shí)速度v分解 有
水平分速度v_x=2v   豎直分速度 v_y=gt₂   
由右圖知：tanθ=      
解得  t₂=        
（3）證明：設(shè)速度v_B、v_C與水平方向的夾角分別為α₁、α₂
對(duì)位移分解，由（1）問(wèn)可知：tanθ==               
對(duì)速度分解，由（2）問(wèn)可知：tanα==             
由上兩式得  tanα=2tanθ                             
所以 tanα₁=2tanθ=tanα₂，
即證得 速度v_B、v_C與的方向平行                      
答：（1）小球從A到B的時(shí)間t₁為；
（2）小球自第二次拋出到離斜面最遠(yuǎn)點(diǎn)所用的時(shí)間t₂為；
（3）證明過(guò)程如上．
點(diǎn)評(píng)：本題就是對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的考查，平拋運(yùn)動(dòng)可以分解為在水平方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)，和豎直方向上的自由落體運(yùn)動(dòng)來(lái)求解．