(3)在误差允许范围内,由平行四边形定则作出的FA和FB的合力与FC相等,这说明平行四边形定则是正确的. 故答案为:(1)如图所示;(2)如图所示;6.08;(3)能
点评: 要掌握作力的图示的方法;明确验证力的平行四边形定则实验原理,难度不大,属于基础题.
三、计算题(本题共4小题,共42分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的,不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.) 14.(10分)(2014?湖南一模)一质点在外力作用下沿直线做匀加速运动,从某时刻开始计时,测得该质点在第1s内的位移为2.0m,第5s内和第6s内的位移之和为11.2m.求: (1)该质点运动的加速度大小; (2)该质点在第6s内的位移大小.
考点: 匀变速直线运动的位移与时间的关系;匀变速直线运动的速度与时间的关系. 专题: 直线运动规律专题. 分析: 根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出0.5s和5s末的速度,根据速度时间公式求出加速度的大小,根据位移时间公式求出第6s内的位移. 解答: 解:(1)物体在0.5s时的瞬时速度
.
物体在5s末的瞬时速度,
则物体的加速度a=
(2)物体在第6s内的位移x=
2
.
.
答:(1)物体的加速度为0.8m/s.
(2)该质点在第6s内的位移大小为6m. 点评: 解决本题的关键掌握匀变速直线运动的运动学公式和推论,并能灵活运用.
15.(10分)(2013秋?湖北期中)A、B两列火车,在同一轨道上同向行驶,A车在前,其速度vA=10m/s,B车在后,其速度vB=30m/s,因大雾能见度低,B车在距A车x0=85m时才发现前方有A车,这时B车立即刹车,但B车要经过180m才能停止,问:B车刹车时A车仍按原速率行驶,两车是否会相撞?若会相撞,将在B车刹车后何时相撞?若不会相撞,则两车最近距离是多少?
考点: 匀变速直线运动的位移与时间的关系. 专题: 直线运动规律专题.
分析: B车做匀减速直线运动,已知刹车距离,根据速度位移关系公式求解刹车的加速度; 两车能够相撞或者最近距离的临界情况是两车速度相等,先根据速度时间关系公式求解速度相同的时间,然后分别求解出两车的位移进行判断. 解答: 解:B车刹车至停下来过程中,由
,得
假设不相撞,设经过时间t两车速度相等,对B车有vA=vB+aBt 解得t=8s
此时,B车的位移有
A车位移有xA=vAt=80m
因xB<x0+xA故两车不会相撞,两车最近距离为△x=5m
答:B车刹车时A车仍按原速率行驶,两车不会相撞,两车最近距离是5米. 点评: 研究追击问题关键抓住一个临界条件(速度相同)和两个等量关系(位移关系和时间关系). 16.(10分)(2013秋?枣庄校级月考)特种兵过山谷的一种方法可简化为如图所示的模型:将一根长不可伸长的细绳的两端固定在相距为d的A、B两等髙处,细绳上有小滑轮P,战士们相互配合,可沿着细绳滑到对面.开始时,战士甲拉住滑轮,质量为m的战士乙吊在滑轮上,处于静止状态,AP沿竖直方向,且大小等于d.(不计滑轮与绳的质量,不计滑轮的大小及摩擦,重力加速度为g)若甲对滑轮的拉力沿水平方向,求拉力的大小.
考点: 共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用. 专题: 共点力作用下物体平衡专题. 分析: 以滑轮为研究对象受力分析,根据平衡条件列方程求解. 解答: 解:设绳中的张力为 T,BP 绳与竖直方向间的夹角为θ.
由已知条件可知:sinθ=0.8,cosθ=0.6
由初始状态滑轮的受力情况和共点力作用下的平衡条件可得, 在竖直方向:T+Tcosθ=mg 在水平方向:Tsinθ=F 联立解得:F=
答:拉力的大小为mg.
点评: 本题关键是对物体进行受力分析,然后平衡条件列式分析,当物体受三个以上的作用力时通常运用正交分解. 17.(12分)(2013秋?枣庄校级月考)图中工人在推动一台割草机,施加的力大小为100N,
2
方向与水平地面成30°斜向下,g=10m/s.
(1)若割草机重300N,则它作用在地面上向下的压力多大?
(2)若工人对割草机施加的作用力与图示反向,力的大小不变,则割草机作用在地面上向下的压力又为多大? (3)割草机割完草后,现工人用最小的拉力拉它,使之做匀速运动,已知这个拉力为180N,则割草机与地面间的动摩擦因数μ,最小拉力与水平方向夹角α为多少?
考点: 共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用. 专题: 共点力作用下物体平衡专题.
分析: (1)分析割草机的受力情况,根据平衡条件求出地面对割草机的支持力,从而得到它对地面的压力大小;
(2)运用上题同样的方法求解.
(3)割草机沿水平方向做匀速直线运动,合力为零,分析其受力情况,由平衡条件和摩擦力公式结合得到拉力的表达式,运用数学知识即可求出割草机与地面间的动摩擦因数和夹角α.
解答: 解:
(1)如图1所示,分析割草机的受力情况,根据平衡条件得: 在竖直方向:N1=mg+Fsin30° 解得:N1=300+100×0.5=350(N),
由牛顿第三定律知对地面的压力大小 N′=N=350N.
(2)若工人对割草机施加的作用力与图示反向,力的大小不变,则:
N2=mg﹣Fsin30°=300N﹣100×0.5N=250N 则割草机作用在地面上向下的压力为250N.
(3)如图2所示,割草机沿水平方向做匀速直线运动,受到重力mg、拉力F、地面的支持力N和阻力f,如图,四个力的合力为零,则有 f=Fcosα N+Fsinα=mg 又f=μN 联立得:F=
=
,其中tanθ=
所以当θ+α=90°,即tanα=μ时,F有最小值. 根据数学知识得到F的最小值为 Fmin=由题F的最小值为Fmin=180N 联立得:
=180
代入得:=180,
解得:μ=0.75,α=arctan0.75=37° 答:(1)它对地面的压力F1大小是350N;
(2)割草机作用在地面上向下的压力又为250N.
(3)割草机和地面之间的动摩擦因数为0.75,最小拉力与水平方向夹角α为37°.
点评: 本题是共点力平衡中极值问题,运用函数法求解极值是常用的方法,基础是正确分析受力情况,由平衡条件得到拉力的表达式.