Question

如圖甲所示為一風力實驗示意圖．開始時，質量m=2kg的小球穿在固定的足夠長的水平細桿上，并靜止于O點．現(xiàn)用沿桿水平向右的恒定風力F作用于小球上，經時間t=1s后撤去風力．小球沿細桿運動的v-t圖象如圖乙所示（g取10m/s²）．試求：
（1）小球沿細桿滑行的距離；
（2）小球與細桿之間的動摩擦因數(shù)；
（3）風力F的大�。�

Answer 1

分析：（1）v-t圖象三角形的中位線對應值等于平均速度大小，由x=

.

v

t求位移；
（2）速度時間圖象中的斜率表示加速度，求出減速階段的加速度大小，然后根據(jù)牛頓第二定律列方程求摩擦因數(shù)；
（3）速度時間圖象中的斜率表示加速度，求出加速階段的加速度大小，然后根據(jù)牛頓第二定律列方程求F．

解答：解：（1）由圖象可得

.

v

=1m/s  
故小球沿細桿滑行的距離x=

.

v

t=3m；
（2）減速階段的加速度大小a₂=

△v

△t

=1m/s²
μmg=ma₂
得：μ=0.1；
（3）加速階段的加速度大小a₁=

△v

△t

=2m/s²
F-μmg=ma₁
得：F=ma₁+μmg=6N；
答：（1）小球沿細桿滑行的距離為3m；
（2）小球與細桿之間的動摩擦因數(shù)0.1；
（3）風力F的大小為6N．

點評：本題要求同學們知道速度時間圖象的斜率表示加速度，能正確對小球進行受力分析，運用牛頓第二定律解題，難度適中．