质量m=20kg的物体.在水平恒力F的作用下,沿水平面做直线运动.已知物体开始向右运动,物体的v-t图象如图所示.g取10m/s2.(1)画出物体在0~4s内的两个运动过程的受力示意图;(2)求出这两过程物体运动的加速度和方向;(3)求出水平恒力F的大小和方向;(4)求出物体与水平面间的动摩擦因数μ.

问题描述:

质量m=20kg的物体.在水平恒力F的作用下,沿水平面做直线运动.已知物体开始向右运动,物体的v-t图象如图所示.g取10m/s2

(1)画出物体在0~4s内的两个运动过程的受力示意图;
(2)求出这两过程物体运动的加速度和方向;
(3)求出水平恒力F的大小和方向;
(4)求出物体与水平面间的动摩擦因数μ.

(1)减速过程,受重力、支持力、向左的拉力和滑动摩擦力,如图所示:

加速过程,受重力、支持力、向左的拉力、向右的滑动摩擦力,如图所示:

(2)由斜率等于加速度的大小,得到:前2s内和后2s内物体的加速度分别为
a1=

△v
△t
=
0−10
2
=-5m/s2
a2=
△v
△t
=
−2−0
2
=-1m/s2
负号表示方向,所以这两个过程加速度方向都向左;
(3)根据牛顿第二定律得:
-F-f=ma1
-F+f=ma2
代入解得:F=60N,f=40N
力F的方向向左;
(3)由f=μmg得,μ=
f
mg
=
20
100
=0.2
答:(1)如图所示;
(2)这两个过程物体运动的加速度大小分别为5m/s2和1m/s2,方向都向左;
(3)水平恒力F的大小为60N,方向向左;
(4)物体与水平面间的动摩擦因数为0.2
答案解析:(1)从v-t图象可以看出,物体先做匀减速直线运动,后做匀加速直线运动,故水平恒力与速度反向,画出受力分析图即可;
(2)(3)(4)由斜率求出加速度,分析求出前2s内和后2s内物体的加速度大小和方向,再根据牛顿第二定律求出拉力F和摩擦力的大小,从而求出动摩擦因数.
考试点:牛顿第二定律;匀变速直线运动的图像;摩擦力的判断与计算.
知识点:本题实际上通过速度反映了物体的运动情况,抓住斜率等于加速度,根据牛顿第二定律求解拉力.属于知道了物体的运动情况,确定物体受力情况的类型.