Question

12．某學(xué)生為了測量人騎自行車行駛過程中的阻力系數(shù)k（人騎車時所受阻力f與總重力mg的比值），他依次進(jìn)行了以下操作：
A．找一段平直路面，并在路面上畫一道起點線；
B．用較快的初速度騎車駛過起點線，并同時從車架上放下一團(tuán)橡皮泥；
C．自行車駛過起點線后就停止蹬車，讓其靠慣性沿直線行駛，記下自行車停下的位置；
D．用卷尺量出起點線到橡皮泥的距離s、起點線到終點的距離L及車架離地的高度h．
根據(jù)上述操作，回答下列問題：
（1）橡皮泥放下后作平拋運(yùn)動；
（1）自行車駛過起點線時的速度大小為s$\sqrt{\frac{g}{2h}}$；
（2）自行車在行駛中的阻力系數(shù)k=$\frac{{s}^{2}}{4hL}$（要求用測量得到的物理量來表示）．

Answer 1

分析 （1、2）橡皮泥做平拋運(yùn)動，由平拋運(yùn)動知識求出自行車的速度．
（3）停止蹬車后，自行車做勻減速運(yùn)動，由勻變速運(yùn)動的速度位移公式求出自行車的加速度，
由牛頓第二定律求出自行車受到的阻力，然后求出阻力系數(shù)

解答 解：（1）從車架上放下一團(tuán)橡皮泥，橡皮泥具有水平方向的初速度且只受重力，做平拋運(yùn)動；
（2）設(shè)自行車受到為v，橡皮泥做平拋運(yùn)動，
水平方向上：s=vt，豎直方向上：h=$\frac{1}{2}$gt²，
解得：v=s$\sqrt{\frac{g}{2h}}$；
（3）自行車做勻減速直線運(yùn)動，由勻變速運(yùn)動的速度位移公式可得：
0-v²=2aL，解得：a=-$\frac{g{s}^{2}}{4hL}$，負(fù)號表示加速度方向與速度方向相反；
自行車在減速過程中，受到的合力為阻力f，由牛頓第二定律得：
f=ma，阻力系數(shù)k=$\frac{f}{mg}$，解得k=$\frac{{s}^{2}}{4hL}$；
故答案為：（1）平拋；（2）s$\sqrt{\frac{g}{2h}}$；（3）$\frac{{s}^{2}}{4hL}$

點評 知道橡皮泥做平拋運(yùn)動、停止蹬車后自行車做勻減速直線運(yùn)動，熟練應(yīng)用平拋運(yùn)動與勻變速運(yùn)動規(guī)律、牛頓第二定律，即可正確解題．