题目内容

风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调节的风力.现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室.小球孔径略大于细杆直径,如图所示.

(1)当杆在水平方向上固定时,调节风力的大小,使小球在杆上做匀速运动,这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍,求小球与杆间的动摩擦因数.

(2)保持小球所受风力不变,使杆与水平方向间夹角为37°并固定,则小球从静止出发在细杆上滑下距离x所需时间为多少?(sin37°=0.6,cos37°=0.8)

答案:略
解析:

(1)μ=0.5;(2)

(1)设小球所受的风力为F,如图所示,小球质量为m,∵F=μmg,∴μ=F/mg=0.5.

(2)设杆对小球的支持力为,摩擦力为,沿杆方向,,垂直杆的方向,其中,可解得

.

又∵,∴.

风洞实验是模拟航空航天飞行器飞行的不可缺少的实验设备,该题就是以这样的先进的科学实验设备为背景,来考查牛顿定律的应用.学生只要从题境中抽象出来,建立理想化的斜面模型,题目即迎刃而解.


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