题目内容

如图所示,质量为4.0kg的物体在与水平方向成37°角、大小为20.0N的拉力F作用下,沿水平面由静止开始运动,物体与地面间动摩擦因数为0.20,(取g=10m/s2,已知cos37°=0.8,sin37°=0.6);求:
(1)物体的加速度大小;
(2)经过2s撤去F,再经3s时物体的速度大小.
分析:(1)物体受重力、拉力、支持力和摩擦力,根据牛顿第二定律求出物体的加速度大小.
(2)先求出2s末的速度,再根据牛顿第二定律求出撤去F后的加速度,判断物体经过多长时间停止运动,判断再经过3s的运动状态,根据运动学公式求解.
解答:解:(1)物体受力如图所示,在x轴方向对物体运用牛顿第二定律得:Fcosθ-Ff=ma
在y轴方向由平衡条件得:Fsinθ+FN-mg=0
又因为:Ff=μFN
联立以上三式代入数据解得:a=
Fcos37°-μ(mg-Fsin37°)
m
=2.6m/s2  
(2)设经过2s时的速度为v1,由匀变速运动公式得:v1=at1=5.2m/s  
撤去F后,据牛顿第二定律有:-μmg=ma'
解得:a′=-μg=-0.20×10 m/s2=-2.0 m/s2
由于t停止=-
v2
a′
=2.6s<3 s=(5-2)s             
则撤去F后,再经3s,即5s末时速度为:v'=0   
答:(1)物体的加速度大小为2.6m/s2
(2)经过2s撤去F,再经3s时物体的速度大小为0.
点评:加速度是联系力学和运动学的桥梁,通过加速度,可以根据力求运动,也可以根据运动求力.
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