Question

（12分）如圖所示，質量為M的滑塊A放在氣墊導軌B上，C為位移傳感器，它能將滑塊A到傳感器C的距離數據實時傳送到計算機上，經計算機處理后在屏幕上顯示滑塊A的位移—時間(x-t)圖象和速率—時間(v-t)圖象.整個裝置置于高度可調節的斜面上，斜面的長度為l、高度為h.(取重力加速度g="9.8" m/s²，結果保留一位有效數字).

(1)現給滑塊A一沿氣墊導軌向上的初速度，A的v-t圖線如下圖實所示.從圖線可得滑塊A下滑時的加速度a =      m/s²，摩擦力對滑塊A運動的影響         .(填“明顯，不可忽略”或“不明顯，可忽略”)

(2)此裝置還可用來驗證牛頓第二定律.實驗時通過改變         可驗證質量一定時，加速度與力成正比的關系；通過改變          可驗證力一定時，加速度與質量成反比的關系.

(3)將氣墊導軌換成滑板，滑塊A換成滑塊A′，給滑塊A′一沿滑板向上的初速度，A′的x-t圖線如下圖實所示.圖線不對稱是由于       造成的，通過圖線可求得滑塊與滑板間的動摩擦因數=         .

 

Answer 1

【答案】

(1) a = 6 m/s²，影響不明顯，可忽略。

(2)改變斜面高度h，改變滑塊A的質量M及斜面的高度h，且使Mh不變

(3)由于滑動摩擦力， =0.3（0.2-0.4都對）.

【解析】

試題分析：(1)從圖像可以看出，滑塊上滑和下滑過程中的加速度基本相等，所以摩擦力對滑塊的運動影響不明顯，可以忽略。根據加速度的定義式可以得出

（2）牛頓第二定律研究的是加速度與合外力和質量的關系。當質量一定時，可以改變力的大小，當斜面高度不同時，滑塊受到的力不同，可以探究加速度與合外力的關系。由于滑塊下滑加速的力是由重力沿斜面向下的分力提供，所以要保證向下的分力不變，應該使不變，所以應該調節滑塊的質量及斜面的高度，且使Mh不變。

（3）滑板與滑塊間的滑動摩擦力比較大，導致圖像成拋物線形。從圖上可以讀出，滑塊上滑和下滑時發生位移大小約為，上滑時間約為，下滑時間約為，上滑時看做反向勻加速運動，根據動學規律有：，根據牛頓第二定律有，下滑時，有，；聯立解得

考點：考查力與運動的關系

點評：本題難度較大，首先應利用加速度概念，結合速度時間圖像求得加速度大小，根據如題的運動情況判斷受力情況，摩擦力不變，導致圖像成拋物線，利用牛頓第二定律和運動學結合求解