如图12所示,在水平桌面上有一个轻弹簧一端被固定,另一端放一质量m = 0.20kg的小滑块,用一水平力推着滑块缓慢压缩弹簧,使弹簧具有弹性势能E =" 0.90" J时突然撤去推力,滑块被弹簧弹出,在桌面上滑动后由桌边水平飞出落到地面。已知桌面距地面的高度h = 0.80m,重力加速度g取10m/s2,忽略小滑块与桌面间的摩擦以及空气阻力。求:
(1)滑块离开桌面时的速度大小。
(2)滑块离开桌面到落地的水平位移。
(3)滑块落地时的速度大小和方向。
(1) 3.0 m/s (2)1.2m
(3)5.0 m/s 方向与水平方向的夹角= arctan
,斜向下
(1)滑块被弹簧弹出到离开桌面的运动过程中,滑块和弹簧组成的系统机械能守恒,设滑块离开桌面时的速度大小为v0,根据机械能守恒定律
E =, (3分)
代入数据解得 v0 ==" 3.0" m/s。 (2分)
(2)滑块离开桌面后做平抛运动,设滑块从离开桌面到落地的时间为t,水平位移为s,根据运动学公式,
, (2分)
解得:t = 0.40s;s = 1.2m。 (1分)
(3)设滑块落地时沿竖直方向的速度大小为v1,根据运动学公式,
v1 = gt = 4.0m/s, (2分)
则滑块落地时的速度大小v ==" 5.0" m/s (2分)
速度的方向与水平方向的夹角= arctan
,斜向下。 (2分)