Question

（12分）如图所示，质量为M的滑块A放在气垫导轨B上，C为位移传感器，它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移—时间(x-t)图象和速率—时间(v-t)图象.整个装置置于高度可调节的斜面上，斜面的长度为l、高度为h.(取重力加速度g="9.8" m/s²，结果保留一位有效数字).

(1)现给滑块A一沿气垫导轨向上的初速度，A的v-t图线如下图实所示.从图线可得滑块A下滑时的加速度a =      m/s²，摩擦力对滑块A运动的影响         .(填“明显，不可忽略”或“不明显，可忽略”)

(2)此装置还可用来验证牛顿第二定律.实验时通过改变         可验证质量一定时，加速度与力成正比的关系；通过改变          可验证力一定时，加速度与质量成反比的关系.
(3)将气垫导轨换成滑板，滑块A换成滑块A′，给滑块A′一沿滑板向上的初速度，A′的x-t图线如下图实所示.图线不对称是由于       造成的，通过图线可求得滑块与滑板间的动摩擦因数=         .

Answer 1

(1) a = 6 m/s²，影响不明显，可忽略。
(2)改变斜面高度h，改变滑块A的质量M及斜面的高度h，且使Mh不变
(3)由于滑动摩擦力， =0.3（0.2-0.4都对）.

试题分析：(1)从图像可以看出，滑块上滑和下滑过程中的加速度基本相等，所以摩擦力对滑块的运动影响不明显，可以忽略。根据加速度的定义式可以得出
（2）牛顿第二定律研究的是加速度与合外力和质量的关系。当质量一定时，可以改变力的大小，当斜面高度不同时，滑块受到的力不同，可以探究加速度与合外力的关系。由于滑块下滑加速的力是由重力沿斜面向下的分力提供，所以要保证向下的分力不变，应该使不变，所以应该调节滑块的质量及斜面的高度，且使Mh不变。
（3）滑板与滑块间的滑动摩擦力比较大，导致图像成抛物线形。从图上可以读出，滑块上滑和下滑时发生位移大小约为，上滑时间约为，下滑时间约为，上滑时看做反向匀加速运动，根据动学规律有：，根据牛顿第二定律有，下滑时，有，；联立解得
点评：本题难度较大，首先应利用加速度概念，结合速度时间图像求得加速度大小，根据如题的运动情况判断受力情况，摩擦力不变，导致图像成抛物线，利用牛顿第二定律和运动学结合求解