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.根据物体的运动规律可列式求出30s内的位移,也可用vt图象求解.

解法一:先分段分析.

(1)物体在1N的水平力作用下,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运动,4s末的速度为:

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.物体在4s末的速度为零,以后重复上述过程,每4s物体前进20m.在30s内有7次相同的这种过程,经过,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物体总位移为:

解法二:本题可采用图所示的v-t图象求解.30s内的位移就是v-t图线所围“面积”的大小.解得s=150m

在两种解题方法中,解法一是基本解法,它强调了对运动过程的分析及不同规律的应用,这是学习的重点,解法二解法简单,能力要求高,提倡大家对一题多解这方面问题多进行训练.


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