某同学用位移传感器研究木块在斜面上的滑动情况,装置如图1.己知斜面倾角θ=37°.他使木块以初速度v0沿斜面上滑,并同时开始记录数据,绘得木块从开始上滑至最高点,然后又下滑回到出发处过程中的s-t图线如图2所示.图中曲线左侧起始端的坐标为(0,1.4),曲线最低点的坐标为(0.5,0.4).重力加速度g取10m/s2.sin37°=0.6,cos37°=0.8求:(1)木块上滑时的初速度v0和上滑过程中的加速度a1;(2)木块与斜面间的动摩擦因数μ;(3)木块滑回出发点时的速度vt.

问题描述:

某同学用位移传感器研究木块在斜面上的滑动情况,装置如图1.己知斜面倾角θ=37°.他使木块以初速度v0沿斜面上滑,并同时开始记录数据,绘得木块从开始上滑至最高点,然后又下滑回到出发处过程中的s-t图线如图2所示.图中曲线左侧起始端的坐标为(0,1.4),曲线最低点的坐标为(0.5,0.4).重力加速度g取10m/s2.sin37°=0.6,cos37°=0.8求:

(1)木块上滑时的初速度v0和上滑过程中的加速度a1
(2)木块与斜面间的动摩擦因数μ;
(3)木块滑回出发点时的速度vt

(1)物体匀减速上滑,由图象得到:末速度v=0,位移x=1.4-0.4=1.0m,时间为t=0.6s;
根据位移时间公式,有x=v0t+

1
2
at2
根据速度时间公式,有v=v0+at;
联立解得:v0=4m/s,a=-8m/s2
(2)上滑过程,物体受重力支持力和滑动摩擦力,根据牛顿第二定律,有
-mgsin37°-μmgcos37°=ma
代入数据解得
μ=0.25
(3)木块下滑过程,根据牛顿第二定律,有
mgsin37°-μmgcos37°=ma′
代入数据解得
a′=4m/s2
物体匀加速下滑,根据速度位移公式,有
v
2
t
=2a′x

解得
vt
2a′x
2×4×1
=2
2
m/s

答:(1)木块上滑时的初速度为4m/s,上滑过程中的加速度为-8m/s2
(2)木块与斜面间的动摩擦因数为0.25;
(3)木块滑回出发点时的速度为2
2
m/s.
答案解析:(1)物体匀减速上滑,由图象得到末速度、位移和时间,然后根据位移时间关系公式和速度时间关系公式列式求解;
(2)对物体受力分析后,根据牛顿第二定律列式求解即可;
(3)先受力分析后得到下滑的加速度,然后根据速度位移公式列式求解末速度.
考试点:牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系.

知识点:本题关键是根据图象得到物体上滑时的运动规律,求解出加速度和初速度;然后根据牛顿第二定律列式求解出摩擦力;最后再确定下滑时的运动情况.