(1)一物体静止在水平面上,它的质量是m,与水平面之间的动摩擦因数为μ.用平行于水平面的力F分别拉物体,得到加速度a和拉力F的关系图象如图所示.利用图象可求出这个物体的质量m.
甲同学分析的过程是:从图象中得到F=12N时,物体的加速度a=4m/s2,根据牛顿定律导出:m=
得:m=3kgF a
乙同学的分析过程是:从图象中得出直线的斜率为:k=tan45°=1,而K=
,所以m=1kg1 m
请判断甲、乙两个同学结论的对和错,并分析错误的原因.如果两个同学都错,分析各自的错误原因后再计算正确的结果.
(2)两颗靠得很近的天体,离其他天体非常遥远,靠相互吸引力一起以连线上某一点为圆心分别作圆周运动,从而保持两者之间的距离不变,这样的天体称为“双星’.现测得两星中心间距离为R,运动周期为T,求:双星的总质量.
设双星的质量分别为M1、M2.它们绕其连线上的O点以周期T作匀速圆周运动,由万有引力定律及牛顿第二定律得:G
=M1(M1M2 R2
)2R,G2π T
=M2(M1M2 R2
)2R联立解得:M1+M2=…2π T
请判断上述解法是否正确,若正确,请完成计算;若不正确,请说明理由,并用你自己的方法算出正确结果.
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(1)甲、乙两同学的分析都错.
甲错在把水平力F当作合外力,而物块受摩擦力f=4N
乙错在由于a轴和F轴的标度不同,斜率k不等于tan45°
正确的求解是:由F-f=ma得:a=
F-f1 m
K=
=0.5 m=2kg 1 m
(2)解法错误,两星的转动半径不是R.
正确的解法为:设两星转动半径分别为x与(R-x)G
=M1(M1M2 R2
)2x2π T
G
=M2(M1M2 R2
)2(R-x)2π T
联立解得:M1+M2=4π2R3 GT2
答:(1)甲、乙两同学的分析都错. 甲错在把水平力F当作合外力,而物块受摩擦力f=4N 乙错在由于a轴和F轴的标度不同,斜率k不等于tan45°.物体的质量为2kg.
(2)双星的总质量为
.4π2R3 GT2