(12分)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图像如图所示。(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,则根据图像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。
(1)1.0m/s2加速度的方向沿斜面向上(2)0.875(3)1.23s
题目分析:(1)=-1.0m/s2, 1.0m/s2也给分(2分)
加速度的方向沿斜面向上(1分)
(2)牛顿第二定律: 垂直斜面方向 FN="mgcosα" ; (1分)
平行于斜面方向 mgsinα-μFN=ma (2分)
解出=0.875 (1分)
(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,规律将不再符合图像中的正比关系(2分)
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" (1分)
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′ (1分)
解出a′=-μg=-m/s2
小物块在水平面上滑行时间t2==0.23s
运动总时间t总= t1+ t2=(1+0.23)s = 1.23s ( ) (1分)
点评:本题难度中等,本题难点自傲与运动物体的多过程问题,首先应根据运动学特点计算加速度,再由牛顿第二定律求解