立即给物块施加一个大小仍为12牛,方向向右持续作用的水平推力F3,已知物块开始运动经历14秒钟速度达到18米/秒,方向向右,求物块14秒内发生的位移(g取10米/秒2)。分析指导设施加力分别为F1、F2、F3时,位移分别为s1、s2、s3,所用时间分别为t1、t2、t3,加速度分别为a1、a2、a3,A点为出发时的位置,B点撤换F1、F2的位置,C点为撤换F2、F3的位置,D点为14秒末的位置,如图232所示。
物体由A到B阶段,由牛顿第二定律得。F1-fma1代入已知数据得15-020×30×1030a1a130ms2,方向向右。位移s1
121a1t1×30×6254)(m,方向向右。22
t1秒末的速度v1a1t130×618ms,方向向右。
2
f在B点撤换力F1后,由B到C进入第二阶段的物理过程:由牛顿第二定律得F2fma2代入数据得12020×30×1030a2a26ms2,方向向左。t2秒末的速度得v2v1-a2t218-6t2(1)
C点是撤换力F2的位置,此后物体从C到D进入第三阶段的物理过程:由牛顿第二定律得F3-fma3代入数据12-020×30×1030a3得a320ms2,方向向右。v3v2a3t318v220t3,故v218-20t3由题意知t2t3t-t114-68s由式(1)(3)得t22(s)(2)t36(s)t2值代入式(1)得v26ms,方向向右。由(2)运动学公式得s2v1t2(2)(3)
12a2t32118×2×6×222
24m,向右。
s3v2t3
12a3t3216×6×2×6272m,方向向右2
物块在14秒内的位移ss1s2s3542472150(m)本题分三个阶段,第一个物理过程物块做匀速为零的匀加速直线运动,第二个物理过程是初速不为零的匀减速直线运动。前两个物理过程联系的纽带是速度v1。第三个物理过程是初速不为零的匀加速运动。第二个和第三个物理过程联系的纽带是速度v2。这个题既考查了基础知识,又突出了重点,也考查了能力,是个好题。结论前后两个物理过程联系的“桥梁”是速度,而动力学与运动学联的“关键”是加
3
f速度,在本题中都体现得很好,望同学们理解并掌握这种解题的关键。示例3一物块从倾角为θ,长s的斜面的顶端由静止开始下滑,物块与斜面的滑动磨擦系数为,求物块滑到底端所需的时间。分析指导设物块质量为m,加速度为a,物块受力情况如图233所示。根据牛顿第二定律列方程mgsi
θ-fmaN-mgsi
θ0fN(1)(2)(3)
由式(1)(3)得agsi
θ-gcosθ(2)由
s
12at2
得
t
2sa
2sgsi
θgcosθ
二.深刻理解加速度与力的瞬时关系
作r