Question

一个放在水平面上的物体质量为2.0kg，在沿水平方向的拉力作用下运动，其运动速度随时间变化的图象如图所示．已知地面与物体之间的动摩擦因数为0.2，则在0～4.0s的时间内，（g取10m/s²）求：
（1）物体运动的加速度和位移？
（2）拉力对物体所做的功为多少焦？
（3）在第4s末拉力对物体做功的瞬时功率为多少瓦？

Answer 1

解：
（1）由图可知：a=1m/s² x=8m
（2）由牛顿第二定律：F-f=ma 得
F=f+ma=μmg+ma=（0.2×2×10+2×1）N=6N
则W_F=F?x=6×8J=48J
（3）由功率公式：p=F?v
得p=24W
答：（1）物体运动的加速度为1m/s^2_，位移是8m．
（2）拉力对物体所做的功为48J．
（3）在第4s末拉力对物体做功的瞬时功率为24W．
分析：分析物体的受力情况：水平方向受到拉力和滑动摩擦力．从v-t图象读出物体的加速度和位移，根据牛顿第二定律求出拉力，由功的公式W=Fx求出拉力做的功．再根据功率公式P=Fv，求出拉力做功的瞬时功率．
点评：物理图象可以形象直观表示物体的运动情况，往往运用数学知识理解图象的物理意义．如v-t图象的斜率表示加速度，“面积”表示位移．有时还要研究截距、交点的意义．