Question

如圖甲所示為一風(fēng)力實(shí)驗(yàn)示意圖．開始時(shí)，質(zhì)量為m=1kg的小球穿在固定的足夠長的水平細(xì)桿上，并靜止于O點(diǎn)．現(xiàn)用沿桿向右的恒定風(fēng)力F作用于小球上，經(jīng)時(shí)間t₁=0.4s后撤去風(fēng)力，小球沿細(xì)桿運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖乙所示（g取10m/s²）．試求：
（1）小球沿細(xì)桿滑行的距離；
（2）小球與細(xì)桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù)；
（3）風(fēng)力F的大�。�

Answer 1

分析：（1）v-t圖象三角形的面積表示位移，可知位移；
（2）速度時(shí)間圖象中的斜率表示加速度，求出減速階段的加速度大小，然后根據(jù)牛頓第二定律列方程求摩擦因數(shù)；
（3）速度時(shí)間圖象中的斜率表示加速度，求出加速階段的加速度大小，然后根據(jù)牛頓第二定律列方程求F．

解答：解：（1）由圖象可得面積表示位移可得：
x=

2×1.2

2

m=1.2m；
（2）減速階段的加速度大�。�
a₂=

△v

△t

=

2

1.2-0.4

m/s2=2.5m/s2
又：
μmg=ma₂
得：
μ=

a2

g

=

2.5

10

=0.25；
（3）加速階段的加速度大�。�
a₁=

△v

△t

═

2

0.4

m/s2=5m/s2
F-μmg=ma₁
得：
F=μmg+ma₁=1×5+0.25×1×10=7.5N；
答：（1）小球沿細(xì)桿滑行的距離為1.2m；
（2）小球與細(xì)桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.25；
（3）風(fēng)力F的大小為7.5N．

點(diǎn)評(píng)：本題要求同學(xué)們知道速度時(shí)間圖象的斜率表示加速度，能正確對(duì)小球進(jìn)行受力分析，運(yùn)用牛頓第二定律解題，難度適中．