解题思路:先对船进行受力分析,表示出合力,即可求加速度,然后分析小船下滑过程,用运动学公式可求其速度;水平方向方法相同.
(1)对船进行受力分析,根据牛顿第二定律,有
(M+m)gsin30°-0.1(M+m)g=(M+m)a;
代入数据得a=4m/s2;
由匀加速直线运动规律有v2=2as,
代入数据得v=12m/s;
故船滑到斜槽底部O点时的速度大小为12m/s.
(2)船进入水平水槽后,据牛顿第二定律有:-f=(M+m)a′
故:a′=-0.1g=-0.10×10 m/s2=-1.0 m/s2
由于:t止=−
v
a′=12s<15 s
即船进入水平水槽后12s末时速度为0
船在15s内滑行的距离:s=
v +0
2t止=
12+0
2×12m=72m.
故船进入水平水槽后15s内滑行的距离为72m.
(3)在斜槽时,船对小孩作用力沿斜槽及垂直于斜槽方向的分力分别为F1、F2,如图对小孩受力分析,有
mgsin30°-F1=ma;
F2=mgcos30°;
F=
F21+
F22;
代入数据,解以上方程可得船对小孩的作用力大小为F=40
19N=174.4N;
故在斜槽时船对小孩的作用力大小为174.4N.
答:(1)船滑到斜槽底部O点时的速度大小为12m/s;
(2)船进入水平水槽后15s内滑行的距离为72m;
(3)在斜槽时船对小孩的作用力大小为174.4N.
点评:
本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系.
考点点评: 动力学解决相关问题主要是三分析:受力分析、运动过程分析、牛顿第二定律.受力分析正交分解是很基础的方法,另外要严格审题,看清原题让你求的量.