高二物理下滑问题主要包括:
1. 绳索类:一根绳索的两端有一个物体,其中一个物体在光滑斜面上,另一个物体从静止开始下滑。这时需要分析绳索的拉力是否做功,是否影响物体的机械能。
2. 杆类:杆的一端与物体相连,另一端固定,使物体在光滑斜面上保持静止。这时需要分析杆对物体的支持力是否做功,是否影响物体的机械能。
3. 轮轴类:包括两个物体通过绳、杆、轮或滑轮相连接的问题。同样需要考虑连接体的受力情况和能量转化情况。
此外,还有楔形木块类和滑块类问题,这两种问题中物体间通常存在摩擦力,需要分析摩擦力做功和能量转化情况。这些问题都涉及到下滑过程中的受力分析和能量转化,需要仔细分析物理过程并选择合适的方法进行求解。
题目:一个质量为5kg的物体,在离地面高2m的位置被一个水平方向的推力拉到静止,然后释放,物体沿光滑水平面滑动,已知物体与地面间的动摩擦因数为0.2,求物体滑行的最大距离。
【分析】
物体在水平方向受到推力和滑动摩擦力作用,在竖直方向受到重力、地面的支持力作用。物体先做匀加速直线运动,当速度达到一定值时,滑动摩擦力与推力相等,此后物体做匀速直线运动。
【解答】
设物体在水平方向受到的推力为F,根据牛顿第二定律得:
$F - \mu mg = ma$
解得:$a = F - \mu mg \div m = F - 0.2 \times 10 \times 10 \div 5 = 2m/s^{2}$
物体匀加速直线运动到速度最大时,位移为:$x = \frac{v^{2}}{2a} = \frac{v^{2}}{4}$
由动能定理得:$- \mu mgx = 0 - \frac{1}{2}mv^{2}$
解得:$v = \sqrt{2(F - 0.2 \times 10 \times 10 \div 5 - \mu g)} = \sqrt{2(F - 20)}$
代入数据解得:$v = 4m/s$
此后物体做匀速直线运动,滑行的最大距离为:$x^{\prime} = v(t - t_{0}) = 4(s - \frac{v}{a}) = 4(s - 4)$
代入数据解得:$x^{\prime} = 8m$
【解析】
本题主要考查了牛顿第二定律、动能定理和匀变速直线运动规律的应用,难度适中。
【备注】
本题中物体先做匀加速直线运动,当速度达到一定值时,滑动摩擦力与推力相等,此后物体做匀速直线运动。解题的关键是正确分析物体的受力情况,并选择合适的规律求解。