Question

如圖所示，A₁D是水平面，AC是傾角為45°的斜面，小物塊從A點由靜止釋放沿ACD滑動，到達D點時速度剛好為零．將上述過程改作平拋運動，小明作了以下三次嘗試，物塊最終也能到達D點：第一次從A點以水平初速度v₁向右拋出物塊，其落點為斜面AC的中點B；第二次從A點以水平初速度v₂向右拋出物塊，其落點為斜面的底端C；第三次從A點以水平初速度v₃向右拋出物塊，其落點剛好為水平面上的D點．已知∠AA₁C=90°，長度A₁C=CD，物塊與斜面、水平面之間的動摩擦因數均相同，經C點的速率不變．求
（1）物塊與斜面間的動摩擦因數μ；
（2）初速度之比v₁：v₂：v₃；
（3）物塊落到B、C兩點前瞬時速度v_B、v_C大小比值．

Answer 1

（1）物塊從A→C→D過程中，由動能定理得：
mgx_ACsin45°-μmgx_ACcos45°-μmgx_CD=0，
解得：μ=

xACsin45°

xACcos45°+xCD

=0.5；
（2）A→B：x₁=v₁t₁y1=

1

2

g

t

21

，
A→C：x₂=v₂t₂y2=

1

2

g

t

22

，
A→D：2x₂=v₃t₃
y2=

1

2

g

t

23

，
因tan45°=

y1

x1

=

y2

x2

，y₂=2y₁，
所以

t1

t2

=

1

2

，

v1

v2

=

1

2

，
因t₂=t₃，所以

v2

v3

=

2

2 2

初速度之比v₁：v₂：v₃=1：

2

：2

2

；
（3）物塊在B點的速度大小：vB=

v 21 +(gt1)2

，
在C點速度大小：vC=

v 22 +(gt2)2

=

( 2 v1)2+( 2 gt1)2

，
則兩速度之比：

vB

vC

=

v 21 +(gt1)2

( 2 v1)2+( 2 gt1)2

=

1

2

；
答：（1）物塊與斜面間的動摩擦因數為0.5；
（2）初速度之比v₁：v₂：v₃=1：

2

：2

2

；
（3）物塊落到B、C兩點前瞬時速度v_B、v_C大小比值為

1

2

．