题目内容

在光滑的水平面上,一个质量为200g的物体,在1N的水平力作用下由静止开始做匀加速直线运动,2s后将此力换为相反方向的1N的力,再过2s将力的方向再反过来……这样物体受到的力大小不变,而力的方向每过2s改变一次,求经过30s物体的位移.

答案:150m
解析:

解题前先要弄清物体的受力情况,然后才能判断物体的运动情况.物体在前2s内做初速度为零的匀加速直线运动,在第二个2s内做匀减速直线运动,4s末速度为零,以后重复上述运动.根据物体的规律可列式求出30s内的位移,也可用vt图象求解.

解法Ⅰ:先分段分析.

(1)物体在1N的水平力的作用下,产生的加速度的大小为:

物体在2s内做匀加速运动,2s内位移为:

方向与力的方向相同.

t=2s末的速度为:

(2)从第3s初到第4s末,在这2s内,力F的方向变成反向,物体将以

的初速度做匀减速度运动,4s的速度为:

在此2s内物体的位移为:

方向与位移,的方向相同.

从上述分段分析可知,在这4s内物体的位移为.物体4s末的速度为零,以后重复上述过程后4s物体前进20m,在30s内有7次相同的这种过程,经过4s×7=28s最后2s物体做初速度为零的匀加速运动,位移为10m.所以经过30s物体的总位移为:

x=(20×710)m=150m

解法Ⅱ:本题可采用图所示的vt图象求解.30s内的位移就是vt,图线所围“面积”的大小.解得x=150m

在两种解题方法中,方法I是基本解法,它强调了对运动过程的分析及不规律的应用,这是学习的重点,方法II解法简单,能力要求高,提倡大家对一题多解这方面问题进行训练.


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