Question

一塊涂有碳黑的玻璃板，質(zhì)量為2kg，在拉力F作用下由靜止起豎直向上勻加速運(yùn)動(dòng)．一個(gè)裝有指針的、振動(dòng)頻率為5Hz的電動(dòng)音叉在玻璃板上畫(huà)出如圖所示的曲線，量出AB=1.5cm，BC=2.5cm，CD=3.5cm，求：
（1）拉力的大小；
（2）自玻璃板開(kāi)始運(yùn)動(dòng)起，經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間才開(kāi)始接通電動(dòng)音叉的電源？
（3）電動(dòng)音叉的指針開(kāi)始振動(dòng)時(shí)，玻璃板的即時(shí)速度多大？

Answer 1

分析：（1）從固定電動(dòng)音叉在玻璃上畫(huà)出的曲線看出AB、BC、CD間對(duì)應(yīng)的時(shí)間均為半個(gè)周期，玻璃板又做勻加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論△x=aT²求出加速度，再由牛頓第二定律求解外力F的大小．
（2）（3）對(duì)AB和AC段根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列式求解得到A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的玻璃板速度，根據(jù)速度時(shí)間關(guān)系公式求解從玻璃板開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到電動(dòng)音叉開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的時(shí)間．

解答：解：（1）設(shè)板豎直向上的加速度為a，則有：s_BC-s_AB=aT²　①
其中：T=0.1s…②
由牛頓第二定律得：F-mg=ma…③
解①②③可求得：F=22N．
（3）根據(jù)位移時(shí)間關(guān)系公式，有：
s_AB=v_AT+

1

2

aT²
s_BC+s_AB=v_A?2T+

1

2

a（2T）²
聯(lián)立解得：a=1m/s²，v_A=0.1m/s
（2）根據(jù)速度時(shí)間關(guān)系公式，有：v_A=at，解得：t=0.1s；
答：（1）拉力的大小為22N；
（2）自玻璃板開(kāi)始運(yùn)動(dòng)起，經(jīng)過(guò)0.1s時(shí)間才開(kāi)始接通電動(dòng)音叉的電源；
（3）電動(dòng)音叉的指針開(kāi)始振動(dòng)時(shí)，玻璃板的即時(shí)速度為0.1m/s．

點(diǎn)評(píng)：本題一要抓住音叉振動(dòng)與玻璃板運(yùn)動(dòng)的同時(shí)性，AB、BC、BC對(duì)應(yīng)于音叉振動(dòng)半個(gè)周期．二是利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)加速度的原理求解加速度．