如图所示,质量m=2kg 的物体静止在水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数μ=0.75.一个与水平方向成37°角斜向上、大小F=20N 的力拉物体,使物体匀加速运动,2s后撤去拉力.求物体在整个过程中发生的位移?(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)

问题描述:

如图所示,质量m=2kg 的物体静止在水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数μ=0.75.一个与水平方向成37°角斜向上、大小F=20N 的力拉物体,使物体匀加速运动,2s后撤去拉力.求物体在整个过程中发生的位移?(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2

对物体受力分析并正交分解如图:

则:F1=Fsin37°=0.6F=12N,F2=Fcos37°=0.8F=16N
Y轴:N1+F1=G,可得:N1=G-F1=20-12=8N,又:f=μN1=0.75×8=6N
X轴:F2-f=ma,即:16-6=2×a,解得:a=5m/s2
加速阶段:由:x=

1
2
at2得:x1=
1
2
×5×22
=10m,此时速度v=at=5×2=10m/s
撤力后,受力分析如图:

f=μN=0.75×20=15N,所以:a=
f
m
15
2
=7.5m/s2

由:v2
v
2
0
=2ax得:
0-102=2×(-7.5)×x2,解得:x2=
20
3
m
所以:物体在整个过程中发生的位移为:x=x1+x2=
50
3
m

答:物体在整个过程中发生的位移为
50
3
m

答案解析:(1)先地物体进行受力分析求解其加速度,计算出其加速运动的位移.
(2)撤力后再对物体进行受力分析求解其撤力后的加速度,计算出其减速运动的位移,两个位移相加即可.
考试点:牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与时间的关系;匀变速直线运动的位移与时间的关系.
知识点:当物体所受的某个力发生变化时,一定要重新对物体进行受力分析,明确受力求解加速度应用匀变速运动规律求解.