Question

5．如图甲所示，质量m=5kg的物体静止在水平地面上的O点，如果用F₁=20N的水平恒定拉力拉它时，运动的位移-时间图象如图乙所示；如果水平恒定拉力变为F₂，运动的速度-时间图象如图丙所示．求：

（1）如果用F₁=20N的水平恒定拉力拉它时，物体做什么运动；
（2）物体与水平地面间的动摩擦因数；
（3）如果用F₂的水平恒定拉力拉它时，物体做什么运动；
（4）拉力F₂的大小．（g=10m/）

Answer 1

分析 （1、2）根据位移时间图线确定出物体做匀速直线运动，根据共点力平衡求出摩擦因数的大小．
（3、4）根据v-t图象知加速度大小，根据牛顿第二定律求出F₂大小．

解答 解：（1）在F₁作用下，位移随时间均匀增加，知物体做匀速直线运动．
（2）根据共点力平衡得：F₁=μmg
解得：μ=$\frac{{F}_{1}}{mg}$=$\frac{20}{5×10}$=0.4．
（3）根据v-t图象知用F₂的水平恒定拉力拉它时，物体做匀加速直线运动，
   加速度为a=$\frac{△v}{△t}$=$\frac{4}{2}$=2m/s²
（4）根据牛顿第二定律得，物体的加速度为：a=$\frac{{F}_{2}-μmg}{m}$
得F₂=ma+μmg=5×2+0.4×5×10=30N
答：（1）物体做匀速直线运动．
（2）物体与水平面间的动摩擦因数为0.4．
（3）物体做匀加速直线运动，加速度为2m/s²．
（4）拉力F₂的大小为30N．

点评 本题考查了牛顿第二定律、共点力平衡和运动学公式的基本运用，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁，基础题．