问题补充:
如图所示,光滑斜面与水平面在B点平滑连接,质量为0.20kg的物体从斜面上的A点由静止开始下滑,经过B点后进入水平面(设经过B点前后速度大小不变),最后停在水平面上的C点.每隔0.20s通过速度传感器测量物体的瞬时速度,下表给出了部分测量数据.取g=10m/s2.
t/s0.00.20.4…1.21.4…v/m?s-10.01.02.0…1.10.7…求:
(1)斜面与水平面的夹角;
(2)物体与斜面间的动摩擦因数;
(3)t=0.8时物体的瞬时速度.
答案:
解:(1)根据题意知道问题先在斜面上做匀加速直线运动,然后在水平面上做匀减速直线运动到停止.
根据结合v-t测量数据结合加速度定义式得出:
物体在斜面上的加速度大小为a1=m/s2=5m/s2
物体水平面加速度大小为a2==2m/s2
光滑斜面上,物体受重力和支持力,合力提供加速度,则
mgsinα=ma
sinα=
所以α=30°
(2)物体在水平面受重力、支持力、摩擦力.重力与支持力抵消,FN=mg,合力就是摩擦阻力.
根据牛顿第二定律得:F合=f=μFN=ma2 ,
代入数据得:μ=0.2
(3)设物体在斜面上到达B点时的时间为tB,则物体到达B时的速度为:
vB=a1tB??? ①
由图表可知当t=1.2s时,速度v=1.1m/s,此时有:
v=vB-a2(t-tB)??②
联立①②带入数据得:tB=0.5s,vB=2.5m/s
所以当t=0.8s时物体已经在水平面上减速了0.3s,速度为v=2.5-0.3×2=1.9m/s.
答:(1)斜面的倾角α为30°;
(2)物体与水平面之间的动摩擦因数μ为0.2;
(3)t=0.8s时瞬时速度大小v为1.9m/s.
解析分析:(1)分析物体的运动过程,结合v-t测量数据,运用加速度定义式求出加速度大小;
(2)光滑斜面上,物体受重力和支持力,合力提供加速度,根据牛顿第二定律即可求解;
(3)对物体在水平面上受力分析,运用牛顿第二定律求出问题.
点评:本题考查了牛顿第二定律及匀变速直线运动基本公式的应用,要求同学们能正确对物体进行受力分析.根据物理规律结合实验数据解决问题是考试中常见的问题.
如图所示 光滑斜面与水平面在B点平滑连接 质量为0.20kg的物体从斜面上的A点由静止开始下滑 经过B点后进入水平面(设经过B点前后速度大小不变) 最后停在水平面上的
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