Question

16．风洞实验室可以产生水平方向、速度大小可调节的风，用来研究处在流动气体中物体的受力情况．现将一个套有小球的细直杆放入风洞实验室，小球的质量是m=1千克，球的孔径略大于细杆的直径，杆沿平行风速的方向固定，如图甲所示．调节风速的大小，记录木球的速度变化情况，得到木球的速度v与时间t的关系图，如图乙所示．
（1）根据图乙判断木球在6秒内的动能变化情况是先变大后不变．
（2）木球与杆之间的滑动摩擦力是受到的压力的0.8倍，求第4秒～第6秒间风力对木球所做的功
（3）有同学认为木球在第3秒受到的摩擦力比第5秒受到摩擦力小一些，请判断这一说法是否正确并简要说明理由．

Answer 1

分析 （1）动能的大小与质量、速度有关，通过分析质量、速度可得动能的变化；
（2）由图可知木球在第4秒～第6秒间做匀速运动，已知滑动摩擦力是受到的压力的0.8倍可求摩擦力，即风力大小，再根据功的公式W=Fs可求；
（5）滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面粗糙程度有关．

解答 解：（1）由图可知，木球在6秒内的速度由0变为4m/s，木球的质量不变，故木球的动能变化情况是先变大后不变；
（2）由图乙可知，木球在第4秒～第6秒间做速度为4m/s的匀速直线运动，
木球处于平衡状态，F=f=0.8G=0.8mg=0.8×1kg×10N/kg=8N，
由v=$\frac{s}{t}$可得，木球移动的距离：s=vt=4m/s×2s=8m，
风力对木球所做的功：W=Fs=8N×8m=64J；
（3）由图乙可知，木球在第3秒时处于加速运动状态，摩擦力为滑动摩擦力，与第5s摩擦力大小相等，因为滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面粗糙程度有关，压力与接触面粗糙都不变，故说法不正确，滑动摩擦力不变．
故答案为：（1）先变大后不变；（2）第4秒～第6秒间风力对木球所做的功为64J；（3）不正确；因为滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面粗糙程度有关，压力与接触面粗糙都不变，故说法不正确，滑动摩擦力不变．

点评 本题主要考查动能、功、滑动摩擦力的知识，是一道综合题．