Question

质量为m=2.0kg的物体，静止在长L=6.0m、距地面高为H=5.0m的平台上的一端，用大小为F=12N的水平推力使物体向平台的另一端做匀加速直线运动，已知物体与平台间的动摩擦因数为μ=0.30．求：
（1）物体受到平台的摩擦力大小；
（2）物体在平台上运动时加速度的大小；
（3）当物体运动到平台另一端时，撤去力F的作用，物体落地时的动能．

Answer 1

分析：（1）由共点力的平衡条件可求得物体受到的摩擦力；
（2）由牛顿第二定律可求得加速度大小；
（3）撤去拉力后，物体在空中做平抛运动，由机械能守恒可求得落地时的动能．

解答：解：（1）由于物体在竖直方向合力为0，故：物体受到的摩擦力的大小F₁=μF_N=μmg=6N；
（2）根据牛顿第二定律F_合=ma
物体加速度的大小a=

F-F1

m

=3 m/s²
（3）当物体运动到平台另一端时，撤去力F的作用，物体被抛出．
此时物体的速度为v₁，有：v₁²=2aL=36（m/s）²
以地面为势能零点，由于只有重力做功，所以机械能守恒
有：mgH+

1

2

mv₁²=

1

2

mv₂2
解出物体落地时的动能：E_K2=

1

2

mv₂²=136J
答：（1）摩擦力大小为6N；（2）加速度大小为3m/s²；（3）落地时的动能为136J．

点评：本题中物体经历了三个过程，分别为匀速直线运动、匀加速直线运动及平抛运动，要合理地选用物理规律分段求解．