Question

物體從斜面底部以一定的速率沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，斜面底邊水平，傾角可在
0°～90°之間變化，物體沿斜面到達(dá)的最遠(yuǎn)距離x和傾角θ的關(guān)系如圖所示，求：
（1）物體與接觸面的動(dòng)摩擦因數(shù)；
（2）θ為多大時(shí)，x有最小值，并求出最小值．

Answer 1

【答案】分析：（1）物體沿斜面向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)合，分別得出0°和90°時(shí)物體沿斜面上升的最大位移s與斜面傾角θ的關(guān)系表達(dá)式，即可求出動(dòng)摩擦因數(shù)；
（2）由動(dòng)能定理得到x與θ的關(guān)系式，運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)求解最小值及達(dá)到最小值的條件．
解答：解：（1）設(shè)初速度為v，當(dāng)θ=0°時(shí)，物體沿水平方向運(yùn)動(dòng)，故
  μmg=ma    ①
  v²=2aS_x   ②
當(dāng)θ=90°時(shí)，物體沿豎直方向做上拋運(yùn)動(dòng)，故
  v²=2gh    ③
聯(lián)立①、②、③解得：μ=   ④
（2）當(dāng)物體以任意角運(yùn)動(dòng)時(shí)，由動(dòng)能定理得
-μmgxsinθ-μmgxcosθ=0-     ⑤
聯(lián)立①、②、③、⑤解得：x=    ⑥
可見，當(dāng)θ=60°時(shí)，x有最小值：x_min=5    ⑦
答：
（1）物體與接觸面的動(dòng)摩擦因數(shù)為；
（2）θ為60°時(shí)，x有最小值，最小值為5．
點(diǎn)評(píng)：本題關(guān)鍵是根據(jù)動(dòng)能定理求出位移的一般表達(dá)式，然后結(jié)合圖象求出初速度和動(dòng)摩擦因素，再用解析法求出位移的最小值．