Question

2．如圖甲所示，質(zhì)量m=2.0kg的物體在水平外力的作用下在水平面上運動，已知物體沿x方向和y方向的x-t圖象和v_y-t圖象如圖乙、丙所示，t=0時刻，物體位于原點O，g取10m/s²．根據(jù)以上條件，求：
（1）t=10s時刻物體的位置坐標；
（2）t=10s時刻物體的速度大�。�

Answer 1

分析 （1）根據(jù)坐標與時間之間的關(guān)系式，代入時間即可得知該時刻對應(yīng)位置的坐標．
（2）物體在兩個方向上均為直線運動，所以坐標的豎直等于在該方向上的位移大小，再結(jié)合直線運動的公式，即可得知這兩個方向上的速度，再對速度進行合成，可得該時刻的實際速度大�。�

解答 解：（1）由于物體運動過程中的坐標與時間的關(guān)系為：
在x軸方向上：x=3.0tm
在y軸方向上：v_y=0.4t
則有，y=0.2t²m
代入時間t=10 s，可得：
x=3.0t m=3.0×10 m=30 m
y=0.2t² m=0.2×10² m=20 m
即t=10 s時刻物體的位置坐標為（30 m，20 m）．
（2）在x軸方向上：x=3.0tm
在y軸方向上：y=0.2t²m
物體在這兩個方向上的運動學公式為：
在x軸方向上：x=v₀t
在y軸方向上：v_y=at，
則有，y=$\frac{1}{2}$at²；
聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得：v₀=3.0 m/s，a=0.4 m/s²
當t=10 s時，v_y=at=0.4×10 m/s=4.0 m/s
v=$\sqrt{{v}_{0}^{2}+{v}_{y}^{2}}$=$\sqrt{{3}^{2}+{4}^{2}}$=5.0m/s
答：（1）t=10s時刻物體的位置坐標為（30 m，20 m）．
（2）t=10s時刻物體的速度的大小為5.0m/s．

點評 該題考查了對運動合成與分解的應(yīng)用和物體位置的求解．要求學生要會在直角坐標系中確定物體位置，會結(jié)合位移的定理，了解位置與位移之間的聯(lián)系，能熟練的應(yīng)用運動學公式處理有關(guān)問題，同時注意直角三角形的知識在正交分解上的應(yīng)用．