用同种材料制成倾角为α=37°的斜面和长水平面,斜面长2.5m且固定,斜面与水平面之间有一段很小的弧形连接.一小物块从斜面顶端以初速度v0沿斜面向下滑动,若初始速度v

发布时间:2020-08-08 08:18:07

用同种材料制成倾角为α=37°的斜面和长水平面,斜面长2.5m且固定,斜面与水平面之间有一段很小的弧形连接.一小物块从斜面顶端以初速度v0沿斜面向下滑动,若初始速度v0=2.0m/s,小物块运动2.0s后停止在斜面上.减小初始速度v0,多次进行实验,记录下小物块从开始运动到最终停下的时间t,做出相应的t-v0图象如图所示.(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2)求:
(1)小物块在斜面上下滑的加速度的大小和方向;
(2)小物块与该种材料间的动摩擦因数;
(3)辨析题:求小物块初速度v0=3m/s滑下运动的时间.
某同学认为,若小物块初速度v0=3m/s,则根据图象可以推知小物块从开始运动到最终停下的时间为3s.
该同学说法是否正确?若正确,请求出物块运动的位移;若不正确,请说明理由,并解出物块运动的时间.

网友回答

解:(1)=-1.0m/s2,
加速度的方向沿斜面向上.
(2)牛顿第二定律:垂直斜面方向??????FN=mgcosα;
平行于斜面方向????mgsinα-μFN=ma??
解出=0.875???
(3)不正确.因为随着初速度v0的增大,小物块会滑到水平面上,规律将不再符合图象中的正比关系
设小物块在斜面上滑行位移s1=2.5m时的速度减为v1,
则v1==2m/s?
小物块在斜面上滑行时间t1=
小物块在水平面上滑行,牛顿定律:-μmg=ma′
解出a′=-μg=-m/s2
小物块在水平面上滑行时间t2==s=0.23s
运动总时间t总=t1+t2=(1+0.23)s=1.23s?
?答:(1)小物块在斜面上下滑的加速度的大小为1.0m/s2,方向沿斜面向上.
(2)小物块与该种材料间的动摩擦因数为0.875.
(3)该同学说法不正确,运动的总时间为1.23s.
解析分析:(1)通过图线,根据速度时间公式求出加速度的大小和方向.
(2)根据牛顿第二定律,结合加速度的大小求出动摩擦因数.
(3)若小物块初速度v0=3m/s,物块有可能停止在水平面上,规律不再符合图象中的正比关系.根据匀变速直线运动速度位移公式,速度时间公式求出滑到底端时的速度和时间,再根据牛顿第二定律求出在水平面上的加速度,通过速度时间公式求出在水平面上的时间,从而求出总时间.

点评:本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合运用,加速度是联系力学和运动学的桥梁.
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