Question

9．如圖，質(zhì)量為M的滑塊A放在氣墊導(dǎo)軌B上，C為位移傳感器，它能將滑塊A到傳感器C的距離數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)上，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后在屏幕上顯示滑塊A的位移一時(shí)間（s-t）圖象和速率一時(shí)間（ v-t）圖象．整個(gè)裝置置于高度可調(diào)節(jié)的斜面上，斜面的長(zhǎng)度為l、高度為h．

（1）現(xiàn)給滑塊A一沿氣墊導(dǎo)軌向上的初速度，A的v-t圖線(xiàn)如題b圖所示．從圖線(xiàn)可得滑塊A下滑時(shí)的加速度a=6m/s²（保留一位有效數(shù)字），摩擦力對(duì)滑塊A運(yùn)動(dòng)的影響B(tài)（選填“A．明顯，不可忽略”或“B．不明顯，可忽略”）
（2）此裝置還可用來(lái)測(cè)量重力加速度g．實(shí)驗(yàn)時(shí)保持斜面的長(zhǎng)度為l不變，通過(guò)改變h的大小，測(cè)出對(duì)應(yīng)的加速度a，然后做出a-h圖象（a為縱軸，h為橫軸），圖象中的圖線(xiàn)是一條傾斜的直線(xiàn)，為求出重力加速度g需要從圖象中找出C．
A．圖線(xiàn)與a軸截距a₀　　B．圖線(xiàn)與h軸截距b₀ C．圖線(xiàn)的斜率k 　　D．圖線(xiàn)與坐標(biāo)軸所夾面積S
則重力加速度g=kl（用題中和選項(xiàng)中給出的字母表示）．
（3）若實(shí)驗(yàn)測(cè)得車(chē)$\frac{h}{l}$=0.6，且將氣墊導(dǎo)軌換成長(zhǎng)木板，滑塊A換成滑塊A′，若滑塊A′與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)恒定，給滑塊A′一沿滑板向上的初速度，A′的s-t圖線(xiàn)如題c圖．通過(guò)圖線(xiàn)可求得滑塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.3（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 根據(jù)v-t圖象求出該圖象的斜率，其斜率的絕對(duì)值就是加速度大小．從v-t圖象中我們發(fā)現(xiàn)兩條傾斜直線(xiàn)的斜率絕對(duì)值大小幾乎相等，說(shuō)明滑塊A沿氣墊導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)加速度大小相等．對(duì)滑塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和受力分析，運(yùn)用牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解決問(wèn)題．

解答 解：（1）v-t圖象的斜率的絕對(duì)值表示加速度大小．
從圖象可以看出，滑塊上滑和下滑過(guò)程中的加速度基本相等，所以摩擦力對(duì)滑塊的運(yùn)動(dòng)影響不明顯，可以忽略．
根據(jù)加速度的定義式可以得出a=$\frac{△v}{△t}$=6m/s²
（2）根據(jù)牛頓第二定律可知，a=$\frac{mgsinθ}{m}$=gsinθ=g$\frac{h}{l}$，
則a-h圖象的斜率k=$\frac{g}{l}$，所以為求出重力加速度g需要從圖象中找出圖象的斜率k，則g=kl，
（3）滑板與滑塊間的滑動(dòng)摩擦力比較大，導(dǎo)致圖象成拋物線(xiàn)形．
從圖上可以讀出，滑塊上滑和下滑時(shí)發(fā)生位移大小約為x=0.84m-0.20m=0.64m
上滑時(shí)間約為t₁=0.4s，下滑時(shí)間約為t₂=0.6s，
上滑時(shí)看做反向勻加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)學(xué)規(guī)律有：x=$\frac{1}{2}$a₁t₁²，
根據(jù)牛頓第二定律有mgsinθ+μmgcosθ=ma₁
下滑時(shí)，有x=$\frac{1}{2}$a₂t₂²，根據(jù)牛頓第二定律有mgsinθ-μmgcosθ=ma₂
聯(lián)立解得μ=0.3
故答案為：（1）6；B．（2）C；kl；（3）物塊受摩擦力；0.3．

點(diǎn)評(píng) 解答本題關(guān)鍵是能夠把v-t圖象運(yùn)用物理規(guī)律結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題．對(duì)滑塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和受力分析，運(yùn)用牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解決問(wèn)題．