Question

在2010年溫哥華冬季奧運(yùn)會中滑雪比賽驚險刺激，如圖所示．一滑雪運(yùn)動員在傾斜雪道頂端以水平速度v₀=10m/s飛出，在落到傾斜雪道上時，運(yùn)動員靠改變姿態(tài)進(jìn)行緩沖使自己只保留沿斜面的速度而不彈起．雪道傾角θ=37°，傾斜雪道長L=50m，高h(yuǎn)=30m，下端經(jīng)過一小段圓弧過渡后與很長的水平雪道相接，除緩沖外，運(yùn)動員還可視為質(zhì)點．過渡軌道光滑，其長度可忽略不計．如果運(yùn)動員在水平雪道上滑行的距離為196.3m，已知運(yùn)動員與雪道間的動摩擦因數(shù)一定，g=10m/s?，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8．求：
（1）運(yùn)動員落到傾斜雪道上的點與飛出點間的距離．
（2）運(yùn)動員落到傾斜雪道瞬間沿雪道的速度大�。�
（3）運(yùn)動員與雪道問的動摩擦因數(shù)．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)位移方向列方程，得到時間t，再計算射程和下降的高度，最后合成合位移S；
（2）根據(jù)速度的合成與分解的平行四邊形定則，結(jié)合幾何關(guān)系得到運(yùn)動員沿斜面方向的速度；
（3）對加速過程運(yùn)用牛頓第二定律和速度位移公式列式，再對運(yùn)動員在水平面上的運(yùn)動運(yùn)用動能定理列式，最后連列方程組求解．

解答：解：（1）運(yùn)動員落在斜面上的P點：tanθ=

1 2 gt2

v0t

代入數(shù)據(jù)得t=1.5s
水平距離x=v₀t
OP間距S=

x

sinθ

=18.75m
（2）落到P點有：
v_y=gt
v_斜=v₀sinθ
代入數(shù)據(jù)得 v_斜=17m/s
（3）運(yùn)動員在斜面上的加速度 a=g?sinθ-μmg?cosθ
運(yùn)動員在斜面末端速度

v

2 t

=v_斜²+2a（L-S）
運(yùn)動員在在水平雪道上滑行的距離有：-μmgL_s=0-

1

2

m

v

2 t

代入數(shù)據(jù)得 μ=0.5
答：（1）運(yùn)動員落在傾斜雪道上時與飛出點間的距離為18.75m．
（2）運(yùn)動員落到傾斜雪道瞬間沿斜面的速度大小為17m/s．
（3）滑雪板與雪道間的動摩擦因數(shù)為0.5．

點評：本題關(guān)鍵將平拋運(yùn)動過程沿水平和豎直方向正交分解，根據(jù)合位移方向列式求出平拋運(yùn)動的時間，然后對加速過程和減速過程運(yùn)用動能定理、運(yùn)動學(xué)公式列式聯(lián)立求解．