Question

14．民用航空客機(jī)的機(jī)艙，除了有正常的艙門供旅客上下飛機(jī)，一般還設(shè)有緊急出口．發(fā)生意外情況的飛機(jī)在著陸后打開緊急出口，會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)由氣囊構(gòu)成的斜面，機(jī)艙中的人可沿該斜面滑行到地面上來，示意圖如圖．某機(jī)艙離氣囊底端的豎直高度AB=3.0m，氣囊構(gòu)成的斜面長AC=6.0m，CD段為與斜面平滑連接的水平地面．一個(gè)質(zhì)量m=60kg的人從氣囊上由靜止開始滑下，人與氣囊、地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=$\frac{\sqrt{3}}{6}$．求：
（1）人從斜坡上滑下時(shí)的加速度大��；
（2）人滑到斜坡底端時(shí)的速度大��；
（3）人離開C點(diǎn)后還要在地面上滑行多遠(yuǎn)才能停下？（不計(jì)空氣阻力，g=10m/s²）

Answer 1

分析 （1）人從斜坡上滑下時(shí)受到重力、斜面的支持力和滑動(dòng)摩擦力，作出力圖，根據(jù)牛頓第二定律求解加速度．
（2）根據(jù)已知條件：初速度、斜面長AC和加速度，由速度與位移的關(guān)系式求解人滑到斜坡底端時(shí)的速度大小．
（3）人在地面上滑行時(shí)水平方向受到滑動(dòng)摩擦力作用，由牛頓第二定律求出加速度，再由速度與位移的關(guān)系式求出在地面上滑行的距離．

解答 解：（1）設(shè)斜面的傾角為θ，則sinθ=$\frac{AB}{AC}=\frac{3.0}{6.0}=\frac{1}{2}$，
所以：θ=30°
物體受力如右圖所示．
由牛頓運(yùn)動(dòng)定律：mgsinθ-μN(yùn)=ma
N-mgcosθ=0
解得：a=gsinθ-μgcosθ=10×0.5-$\frac{\sqrt{3}}{6}×10×\frac{\sqrt{3}}{2}$=2.5m/s²
（2）由位移-速度公式：v_c²=2as，
得到：v_c=$\sqrt{2×2.5×6}=\sqrt{30}$m/s
（3）人在地面上滑行時(shí)在摩擦力作用下做勻減速運(yùn)動(dòng)，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律：μmg=ma′
得a′=μg=$\frac{\sqrt{3}}{6}×10$=$\frac{5\sqrt{3}}{3}$m/s²
由0²-v_c²=2（-a′）s′
解得：s′=$\frac{{v}_{C}^{2}}{2a′}=\frac{30}{2×\frac{5\sqrt{3}}{3}}m=3\sqrt{3}$m
答：（1）人從斜坡上滑下時(shí)的加速度大小為2.5m/s²；
（2）人滑到斜坡底端時(shí)的速度大小為$\sqrt{30}$m/s；
（3）人離開C點(diǎn)后還要在地面上滑行$3\sqrt{3}$m才能停下．

點(diǎn)評(píng) 本題是實(shí)際問題，關(guān)鍵要建立物理模型，對(duì)問題進(jìn)行簡化，分析人的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況是基礎(chǔ)．