Question

如圖所示，一質(zhì)量m=5kg物體在斜向上的力F拉動(dòng)下，在水平地面上向右做初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．已知力F=50N，物體與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)?=0.4，力F與水平方向的夾角θ=37°．（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s²）．
（1）求物體對(duì)地面的壓力大��；
（2）求力F作用5秒時(shí)物體的速度大�。�
（3）如果力F作用5s后撤去，則滑塊在從開始運(yùn)動(dòng)的15s內(nèi)通過的位移是多大？

Answer 1

解：（1）撤去外力前，物體的受力情況如圖所示
水平方向，由牛頓第二定律得
Fcos37°-F_f=ma₁ ①
豎直方向，由平衡條件得：
Fsin37°+F_N=mg ②
又F_f=μF_N ③
①②③聯(lián)立三式代入數(shù)據(jù)解得F_N=20N，a₁=6.4m/s
根據(jù)牛頓第三定律得：體對(duì)地面的壓力大小F_N′=F_N=20N
（2）由公式v=at得：
撤去外力時(shí)木塊的速度：v=a₁t₁=6.4×5m/s=32m/s
（3）力F作用5s后撤去，物體滑行的加速度大小為a₂==4m/s²
則從撤去F到物體停止所用時(shí)間為t₂==8s，故撤去F10s內(nèi)物體通過的位移為x₂==m=128m
撤去F前的位移為x₁==80m
故滑塊在從開始運(yùn)動(dòng)的15s內(nèi)通過的位移是x=x₁+x₂=208m
答：（1）物體對(duì)地面的壓力大小是20N；
（2）力F作用5秒時(shí)物體的速度大小是32m/s；
（3）滑塊在從開始運(yùn)動(dòng)的15s內(nèi)通過的位移是208m．
分析：（1）對(duì)物體進(jìn)行受力分析，物體處于勻加速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)x軸方向和y軸方向合力為零，根據(jù)牛頓第二定律求出地面對(duì)物體支持力的大小，即可根據(jù)牛頓第三定律得出物體對(duì)地面的壓力大小．
（2）由牛頓第二定律求得加速度a，由v=at求速度．
（3）力F作用5s后撤去，由牛頓第二定律求出加速度，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出滑行時(shí)間，判斷滑塊滑行10s末的狀態(tài)，再求位移．
點(diǎn)評(píng)：在運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)綜合的問題中，加速度是前后聯(lián)系的橋梁，通過加速度，可以根據(jù)力求運(yùn)動(dòng)，也可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)求力