解题思路:(1)根据平抛运动的高度求出平抛运动的时间,再结合水平位移和时间求出物块离开O点的速度.
(2)根据动能定理求出拉力F作用的距离.
(3)根据平抛运动的知识,结合椭圆方程,根据动能定理求出击中挡板的小物块动能.
(1)小物块从O到P,做平抛运动
水平方向:Rcos37°=v0t
竖直方向:Rsin37°=
1
2gt2
解得:v0=
Rcos37°
2Rsin37°
g=
4
3
3m/s
(2)为使小物块击中档板,小物块必须恰好能运动到O点,
由动能定理得:Fx-μmgS=△Ek=0
解得:x=2.5m
由牛顿第二定律得:F-μmg=ma
解得:a=5m/s2
由运动学公式得:x=
1
2at2
解得:t=1s
(3)设小物块击中挡板的任意点坐标为(x,y),则x=v0t
y=
1
2gt2
由机械能守恒得:Ek =
1
2m
v20+mgy
又x2+y2=R2
化简得:Ek=
mgR2
4y+
3mgy
4
由数学方法求得:Ekmin=
5
2
3J
答:(1)其离开O点时的速度大小为:
4
3
3m/s;
(2)为使小物块击中档板,拉力F作用的最短时间1s;
(3)改变拉力F的作用时间,使小物块击中挡板的不同位置.击中挡板时小物块动能的最小值为
5
2
3J.
点评:
本题考点: 动能定理的应用;平抛运动;机械能守恒定律.
考点点评: 本题综合了动能定理和平抛运动知识,综合性较强,难度中等,知道平抛运动在水平方向上和竖直方向上的运动规律.