题目
质量为m的物体在水平面上作直线运动,当速度为v时仅在摩擦力作用下开始作匀减速运动,经过距离s后速度减为零。则物体加速度的大小为,物体与水平面间的摩擦系数为。.
质量为m的物体在水平面上作直线运动,当速度为v时仅在摩擦力作用下开始作匀减速运动,经过距离s后速度减为零。则物体加速度的大小为,物体与水平面间的摩擦系数为。
.题目解答
答案
【答案】
$frac{{v}^{2}}{2s}$;$frac{{v}^{2}}{2gs}$
.
解析
考查要点:本题主要考查匀变速直线运动的速度位移公式和牛顿第二定律的应用,涉及摩擦力与运动学结合的问题。
解题核心思路:
- 匀减速运动的加速度计算:利用匀变速直线运动的速度位移公式 $v^2 = 2as$,结合已知初速度、末速度和位移,直接求解加速度大小。
- 摩擦系数的推导:通过摩擦力与加速度的关系(牛顿第二定律)和摩擦力公式 $f = \mu mg$,联立求解摩擦系数 $\mu$。
破题关键点:
- 公式选择:正确选择速度位移公式避免涉及时间,简化计算。
- 受力分析:明确摩擦力是唯一动力,正确建立力与加速度的关系。
求物体加速度的大小
- 已知条件:初速度 $v$,末速度 $0$,位移 $s$,匀减速运动。
- 速度位移公式:
$v^2 = 2as$
代入初速度和末速度:
$0^2 - v^2 = 2a s$
解得:
$a = -\frac{v^2}{2s}$
加速度大小为 $\frac{v^2}{2s}$(负号表示方向与运动方向相反)。
求摩擦系数 $\mu$
- 摩擦力与加速度关系:
根据牛顿第二定律,摩擦力 $f = ma = m \cdot \frac{v^2}{2s}$。 - 摩擦力表达式:
摩擦力 $f = \mu mg$,联立得:
$\mu mg = m \cdot \frac{v^2}{2s}$
消去质量 $m$,解得:
$\mu = \frac{v^2}{2gs}$