问题 问答题

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.

答案

(1)a=

0-v0
t
=
0-2
2
m/s2=-1.0m/s2

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=

7
8
=0.875   

(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=

v02+2as1
=2m/s 

小物块在斜面上滑行时间t1=

v1-v0
a
=1s

小物块在水平面上滑行,牛顿定律:-μmg=ma′

解出a′=-μg=-

70
8
m/s2

小物块在水平面上滑行时间t2=

0-v1
a′
=
8
35
s=0.23s

运动总时间t=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.

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