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.
(1)a=
=0-v0 t
m/s2=-1.0m/s2,0-2 2
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μ=
=0.875 7 8
(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 v02+2as1
小物块在斜面上滑行时间t1=
=1sv1-v0 a
小物块在水平面上滑行,牛顿定律:-μmg=ma′
解出a′=-μg=-
m/s270 8
小物块在水平面上滑行时间t2=
=0-v1 a′
s=0.23s8 35
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.