Question

風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中可以產(chǎn)生水平方向、風(fēng)速大小可以調(diào)節(jié)的風(fēng)．現(xiàn)將一個(gè)套有小球的細(xì)直桿放入風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，小球的質(zhì)量是m=1kg，球的孔徑略大于細(xì)桿的直徑，小球與桿的動摩擦因數(shù)是μ=0.8．
（1）將桿沿水平方向固定，如圖（1）所示，調(diào)節(jié)風(fēng)速的大小，使小球恰能沿桿勻速運(yùn)動．求此時(shí)小球受到的風(fēng)力F大小．（g=10m/s²）
（2）保持風(fēng)速不變，將桿沿豎直方向固定，如圖（2）所示．將小球從距桿底端O點(diǎn)高h(yuǎn)=1.8m處由靜止釋放，設(shè)小球下落過程中所受風(fēng)力與桿處于水平方向時(shí)受到的風(fēng)力大小相同．求小球下滑的加速度a和小球滑至O點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間t．

Answer 1

分析：（1）要求小球所受的風(fēng)力大小，根據(jù)小球勻速運(yùn)動需求小球所受摩擦力，而滑動摩擦力F_f1=μF_N!，根據(jù)小球豎直方向靜止可知F_N1=mg．
（2）要求小球下滑的加速度加速度，由于小球下滑的加速度加速度a=g-

Ff

m

，所以需求小球所受滑動摩擦力F_f2，而F_f2=μF_N2，F(xiàn)=F_N2．
要求小球滑至O點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間t，根據(jù)小球勻加速下落有h=

1

2

at²，代入加速度a即可．

解答：解：（1）桿水平放置時(shí)，小球水平方向受風(fēng)力F和滑動摩擦力F_f1、豎直方向受重力mg和細(xì)桿的支持力同F(xiàn)_N1，
由題意知小球做勻速直線運(yùn)動，
水平方向有F=F_f1，
在豎直方向有F_N1=mg=10N       
所以物體所受滑動摩擦力F_f1=μF_N!=8N                           
∴小球所受的風(fēng)力大小為F=F_f1=8N　　
（2）桿豎直放置時(shí)，小球受L重力mg，風(fēng)力F，桿的支持力F_N2和滑動摩擦力F_f2
顯然F=F_N2
所以F_f2=μF_N2=μF=0.8×8=6.4N，
所以小球下滑的加速度加速度a=g-

Ff

m

=10-6.4=3.6m/s²
在小球下落的過程中有h=

1

2

at²，
小球下落的時(shí)間t=

2h a

=1s
答：①小球受到的風(fēng)力大小為8N．
②小球下落得加速度大小為2m/s²，小球滑至O點(diǎn)的時(shí)間為1s．

點(diǎn)評：在解題的過程中一定要通過仔細(xì)的讀題和審題，通過分析找出各個(gè)物理量之間的關(guān)系，找到題設(shè)遵循的物理規(guī)律，從而順利作出解答．