解题思路:开始时小球沿斜面向上做匀加速,小物块向下也做匀加速,两者的加速度大小相等.对各自受力分析,运用牛顿第二定律列出等式,解出方程.
小物块落地静止不动,小球继续向上做匀减速运动,对其受力分析,运用牛顿第二定律解出此时的加速度(与前一阶段加速度不等),结合运动学公式求出小球从管口抛出时的速度大小.
(1)设细线中的张力为T,对小球和小物块各自受力分析:
根据牛顿第二定律得:
对M:Mg-T=Ma
对m:T-mgsin30°=ma
且M=km
解得:a=
2k-1
2(k-1)g
(2)设M落地时的速度大小为v,m射出管口时速度大小为v0,M落地后m的加速度为a0.
根据牛顿第二定律有:mgsin30°=ma0
对于m匀加速直线运动有:v2=2aLsin30°
对于小物块落地静止不动,小球m继续向上做匀减速运动有:v2-v02=2a0L(1-sin30°)
解得:v0=
2k-2
2(k-1)gL(k>2)
答:(1)小物块下落过程中的加速度大小为
2k-1
2(k-1)g;
(2)小球从管口抛出时的速度大小
2k-2
2(k-1)gL,K>2
点评:
本题考点: 牛顿第二定律.
考点点评: 本题考查牛顿第二定律,匀加速运动的公式及平抛运动规律.
要注意第(2)问中要分M落地前和落地后两段计算,因为两段的m加速度不相等.