Question

17．如圖所示，質(zhì)量為m=4kg的物體放在粗糙的水平面上，物體與水平面的摩擦力系數(shù)μ=0.2，物體在方向與水平面成α=37°傾斜向下，大小為20N的推力F作用下，從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s²．若5s末撤去F，求：
（1）5s末物體的速度大�。�
（2）前8s內(nèi)物體內(nèi)物體通過(guò)的位移大�。�

Answer 1

分析 （1）對(duì)物體受力分析，根據(jù)牛頓第二定律求出物體的加速度，再根據(jù)速度時(shí)間公式求出5s末物體的速度大�。�
（2）根據(jù)牛頓第二定律，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出撤去外力物塊滑行到速度為零所需的時(shí)間，判斷物體在8s末有無(wú)停止，再結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出前5s內(nèi)和后3s內(nèi)的位移，從而求出前8s內(nèi)物體的位移大�。�

解答 解：（1）物體受力如圖所示，據(jù)牛頓第二定律有：
豎直方向上：N-mg-Fsinα=0，
水平方向上：Fcosα-f=ma，
又 f=μN(yùn)，
解得 a=$\frac{Fcosθ-μ（mg+Fsinθ）}{m}$=1.4m/s²，
則5s末的速度大小v₅=at₁=1.4×5m/s=7.0m/s，
（2）前5s內(nèi)物體的位移s₁=$\frac{1}{2}$at₁²=17.5m，
撤去力F后，據(jù)牛頓第二定律有-f′=ma′，
N′-mg=0，
又：f′=μN(yùn)′，
解得：a′=-μg=-2m/s²，
由于：
t_止=-$\frac{{v}_{5}}{{a}^{′}}=-\frac{7.0}{-2}$=3.5s＞t₂=（8-5）s=3s，
故：
s₂=v₅t₂+$\frac{1}{2}a′{{t}_{2}}^{2}$=12m，
則前8s內(nèi)物體的位移大�。�
s=s₁+s₂=29.5m         
答：（1）5s末物體的速度大小為7m/s．
（2）前8s內(nèi)物體通過(guò)的位移大小為29.5m．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵理清物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，結(jié)合牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行求解．