在“爸爸去哪儿”节目中，爸爸和孩子们进行了山坡滑草运动项目，该山坡可看成倾角θ=37°的斜面，一名孩子连同滑草装置总质量m=80kg，他从静止开始匀加速下滑，在时间t=5s内沿斜面滑下
物理答案 2023-04-27
问题描述：
在“爸爸去哪儿”节目中，爸爸和孩子们进行了山坡滑草运动项目，该山坡可看成倾角θ=37°的斜面，一名孩子连同滑草装置总质量m=80kg，他从静止开始匀加速下滑，在时间t=5s内沿斜面滑下的位移x=50m．（不计空气阻力，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）问：（1）孩子连同滑草装置在下滑过程中受到的摩擦力f为多大？
（2）滑草装置与草皮之间的动摩擦因数μ为多大？
（3）孩子连同滑草装置滑到坡底后，爸爸需把他连同装置拉回到坡顶，试求爸爸至少用多大的力才能拉动？
最佳答案：
（1）由位移公式有：x=
| 1 |
| 2 |
解得：a=
| 2x |
| t2 |
| 2×50 |
| 52 |
沿斜面方向，由牛顿第二定律得：
mgsinθ-f=ma
代入数值解得：
f=m（gsinθ-a）=80×（10×0.6-4）=160 N
（2）在垂直斜面方向上，有：
FN-mgcosθ=0
又有：
F=μFN
联立并代入数值后，解得：
μ=
| f |
| mgcos37° |
| 160 |
| 80×10×0.8 |
（3）根据平衡条件，沿斜面方向，有：
F=f+mgsin37°=160+80×10×0.6=640N
答：（1）孩子连同滑草装置在下滑过程中受到的摩擦力f为160N；
（2）滑草装置与草皮之间的动摩擦因数μ为0.25；
（3）孩子连同滑草装置滑到坡底后，爸爸需把他连同装置拉回到坡顶，爸爸至少用640N的力才能拉动．
2023-04-27
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