题目内容

楼梯口一倾斜的天花板与水平地面成θ=37°,一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板,工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上,大小为F=10N,刷子的质量为m=0.5kg,刷子可视为质点,刷子与板间的动摩擦因数μ=0.5,天花板长为L=4m,取sin37°=0.6,试求:
(1)刷子沿天花板向上的加速度
(2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间.

解:(1)以刷子为研究对象,分析受力情况,作出力图,如图.
根据牛顿第二定律得
(F-mg)sinθ-f=ma
(F-mg)cosθ-N=0
又 f=μN
联立解得 a=2m/s2
(2)刷子做匀加速运动,初速度为零,位移为L=4m,则
L=
得到 t==2s
答:(1)刷子沿天花板向上的加速度为2m/s2
(2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间是2s.
分析:(1)以刷子为研究对象,分析受力情况:重力mg、推力F、天花板的弹力和摩擦力.根据牛顿第二定律,采用正交分解求解加速度.
(2)刷子做匀加速运动,初速度为零,位移为L=4m,结合加速度,由位移公式求出时间.
点评:本题是动力学中第一类问题:知道受力情况,确定物体的运动情况,关键是求解加速度.
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