Question

6．如圖甲所示，物體受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直線運(yùn)動(dòng)，通過力傳感器和速度傳感器監(jiān)測(cè)推力F、物體速度V隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示，取g=10m/s²，求：
（1）物體的質(zhì)量m和物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；
（2）第2s內(nèi)物體客服摩擦力做的功W；
（3）前2s內(nèi)推力F做功的平均功率$\overline{p}$．

Answer 1

分析 （1）速度圖象的斜率代表物體的加速度．求出加速度，根據(jù)牛頓第二定律求解．
（2）根據(jù)圖象的“面積”求出位移，再求克服摩擦力做功．
（3）由W=Fs求出前2s內(nèi)推力做功，再由$\overline{p}$=$\frac{W}{t}$求平均功率．

解答 解：（1）第2 s內(nèi)，根據(jù)速度時(shí)間圖象可知，物體的加速度為a=2 m/s²，
第3 s內(nèi)，物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以根據(jù)牛頓第二定律有：
3-μmg=2m，μmg=2 N
解得：m=0.5 kg，μ=0.40  
（2）第2 s內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)的位移為 s=$\frac{1}{2}×1×2$m=1m，摩擦力大小為 f=2 N，克服摩擦力做的功：
W_f=fs=2.0 J
（3）前2 s內(nèi)推力F做功為W=Fs=3 J，平均功率為：$\overline{p}$=$\frac{W}{t}$=1.5 W
答：（1）物體的質(zhì)量m是0.5kg，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ是0.40；
（2）第2s內(nèi)物體客服摩擦力做的功W是2.0J；
（3）前2s內(nèi)推力F做功的平均功率$\overline{p}$是1.5W．

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于速度圖象類的題目，主要是要理解：1、斜率的含義：斜率代表物體的加速度；2、速度圖象與時(shí)間軸圍成的面積的含義：面積代表物體的位移．