题目内容

13.一摩托车手欲估测摩托车在水泥路面上行驶时的牵引力,某同学为其设计了下述实验:将加有红色颜料的水装入输液用的500ml玻璃瓶后,连同输液管一起绑在摩托车上,调节输液管的滴水速度,使之刚好每隔1.0s滴一滴.车手骑上摩托车,先使之沿直线加速到某一速度,然后熄火,再让摩托车沿直线滑行.如图是某次实验中水泥路面上的部分水滴(起点在左侧).设车手的质量为50kg,摩托车的质量为75kg,根据该实验的结果可估算出:

(1)摩托车加速时的加速度大小为3.8m/s2(保留两位有效数字);
(2)摩托车滑行时的加速度大小为0.19m/s2(保留两位有效数字);
(3)摩托车加速时的牵引力大小为499N.(保留三位有效数字)

分析 根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,根据牛顿第二定律求出加速时的牵引力大小.

解答 解:(1)已知前四段位移,根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,得:
x4-x2=2a1T2 
x3-x1=2a2T2 
为了更加准确的求解加速度,我们对两个加速度取平均值,得:
a=$\frac{1}{2}$(a1+a2)
即小车运动的加速度计算表达式为:
a=$\frac{({{x}_{3}+x}_{4})-({{x}_{1}+x}_{2})}{{4T}^{2}}$=3.8m/s2,
(2)滑行时的加速度为:
a=$\frac{(9.79+9.61)-(10.17+9.98)}{{4(0.1)}^{2}}$
带入数据得:摩托车减速时的加速度a2=-0.19 m/s2,负号表示摩托车做减速运动.
(3)由牛顿第二定律:
加速过程:F-f=ma
减速过程:f=ma2,
解得:F=m(a+a2)=499N
故答案为:3.8,0.19,499

点评 要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力,在平时练习中要加强基础知识的理解与应用.

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