题目内容
1.我们知道滑动摩擦力的大小所遵循的规律,那么,滚动摩擦力的大小与哪些因素有关呢?对自行车而言,滚动摩擦必定与车轮的轮轴摩擦及路面摩擦都有关,那么,在轮轴摩擦非常小的情况下,对一辆确定的自行车,它与路面间,是否也有一确定的滚动摩擦因数呢?小江同学与他的伙伴们准备用自己的自行车亲自测一测.为此,小江在自行车上安装了骑行里程表(如图2示,可以在即时显示瞬时速度的同时,通过启动按钮,准确测定运动中任意一段的路程与时间),小江和准备了一台体重计(量程足够大),并选取了一段平直,很少有机动车行驶的路段,开始了以下的实验和测量.
(1)用体重计测量小江和自行车的质量M;
(2)小江先猛踩自行车使其加速,观察里程表,当车达到某一速度值时,停止踩动踏板,同时启动里程表测量按钮,让自行车自由“滑行”,直到不能再向前“滑行”时,按停按钮,记录自行车在这一过程中的初速度v0和前进的位移s(填要记录的物理量及其字母代号)
(3)由此可求得在不计轮轴摩擦及空气阻力的情况下,自行车在“滑行”过程中所受的滚动摩擦阻力f=$\frac{M{v}_{0}^{2}}{2s}$;
(4)小江参照动摩擦因数的计算方法,测得“滚动摩擦因数”k=$\frac{{v}_{0}^{2}}{2gs}$;
(5)由求得的k值是否可判断,k与质量M无关?否(填“是”“否”),理由是在相同初速度v0的情况下,滑行的位移s,不同质量的人骑行,滑行的位移可能会不同.
分析 (1、2、3、4)依据滑动摩擦力公式f=μN,及牛顿第二定律F=ma,与运动学位移公式,即可求解;
(5)依据第4问的结论,即可判定滚动摩擦因数影响因素.
解答 解:(1、2)依据牛顿第二定律F=ma,结合题意可知,要求解滚动摩擦阻力f,必须知道人与车的质量,及人与车的加速度,
根据运动学位移公式可知,0-v02=2as,因此要记录自行车在这一过程中的初速度v0和前进的位移s,才能算出人与车的加速度;
(3)根据运动学位移公式可知,0-v02=2as,则人与车的加速度a=-$\frac{{v}_{0}^{2}}{2s}$,
再由牛顿第二定律F=ma,可得,自行车在“滑行”过程中所受的滚动摩擦阻力f=$\frac{M{v}_{0}^{2}}{2s}$;
(4)参照动摩擦因数$μ=\frac{f}{N}$的计算方法,测得“滚动摩擦因数”k=$\frac{{v}_{0}^{2}}{2gs}$;
(5)根据第4问,结论k=$\frac{{v}_{0}^{2}}{2gs}$;可知,k与质量M无关,
理由是在相同初速度v0的情况下,滑行的位移s,不同质量的人骑行,滑行的位移可能会不同;
故答案为:(1)小江和自行车;(2 )位移s;(3)$\frac{M{v}_{0}^{2}}{2s}$;(4)$\frac{{v}_{0}^{2}}{2gs}$;(5)否,在相同初速度v0的情况下,滑行的位移s,不同质量的人骑行,滑行的位移可能会不同.
点评 考查牛顿第二定律、运动学公式,及滑动摩擦力公式,掌握类比法的应用,注意F=ma,公式中代入是物理量的大小,不包含物理量的方向.
练习册系列答案
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