题文
为了解汽车等交通工具在水平路面上加速或减速过程中的加速度,某同学自行设计了一个测量加速度的工具.原理如下:将量角器固定在汽车上,其平面保持竖直,且直边保持水平并与汽车前进方向平行;再将一个小球系在细绳的一端,细绳的另一端系在量角器的直边中点上,如图所示.当汽车静止时,小球下垂,细绳正好通过90°角的位置,即为加速度零刻度线;当汽车匀加速或匀减速运动时,细绳会沿量角器的平面向后或向前摆动,稳定后可以通过细绳偏离加速度零刻线的角度大小计算出相对应的加速度的值;最后在量角器的不同角度处标出不同的加速度值.(用g表示重力加速度,sin37°=0.6,cos37°=0.8).
(1)通过计算,说明汽车匀加速运动的加速度为0.75g时的刻度应标在量角器上角度为多少度的位置;
(2)设小球的质量为m,求当细绳偏至第(1)问所标的位置时,细绳对小球的拉力大小.
题型:未知 难度:其他题型
答案
(1)当汽车以加速度a行驶时,
对小球进行受力分析如图所示

设细绳与竖直方向的夹角为θ,两个力进行合成后有:
mgtanθ=ma
汽车运行的加速度a=gtanθ
当a=0.75g时,tanθ=0.75,θ=37°
故0.75g应标在量角器的53°位置)
(2)由受力分析图可知
拉力 F=
解得 F=54mg
即当细绳偏至第(1)问所标的位置时,细绳对小球的拉力大小为54mg.
解析
(mg)2+(ma)2
考点
据考高分专家说,试题“为了解汽车等交通工具在水平路面上加速或减.....”主要考查你对 [滑动摩擦力、动摩擦因数 ]考点的理解。
滑动摩擦力、动摩擦因数
滑动摩擦力的概念:
当一个物体在另一个物体的表面上相对运动时,受到的阻碍相对运动的力,叫滑动摩擦力。
滑动摩擦力产生条件:
①接触面粗糙;
②相互接触的物体间有弹力;
③接触面间有相对运动。
说明:三个条件缺一不可,特别要注意“相对”的理解。
滑动摩擦力的方向:
总跟接触面相切,并与相对运动方向相反。 “与相对运动方向相反”不能等同于“与运动方向相反”。滑动摩擦力方向可能与运动方向相同,可能与运动方向相反,可能与运动方向成一夹角。
滑动摩擦力的大小:
滑动摩擦力跟压力成正比,也就是跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比。公式:F=μFN (F表示滑动摩擦力大小,FN表示正压力的大小,μ叫动摩擦因数)。
①FN表示两物体表面间的压力,性质上属于弹力,不是重力,更多的情况需结合运动情况与平衡条件加以确定;
②μ与接触面的材料、接触面的情况有关,无单位,而且永远小于1;
③滑动摩擦力大小,与相对运动的速度大小无关。
滑动摩擦力的作用效果:
总是阻碍物体间的相对运动,但并不总是阻碍物体的运动,可能是动力,也可能是阻力。
摩擦力大小的计算方法:





