Question

一质量为m=10kg的物体静止在水平面上，物块与水平面之间的动摩擦因数μ=0.2，现给物体施加如图所示的水平外力，物体在外力作用下开始运动．求：
（1）物体在2s内的位移以及第2s末的速度
（2）物体在4s内的位移以及第4s末的速度．（g取10m/s²）

Answer

分析物体的受力情况和运动情况：当F=40N时，物体从静止开始做匀加速运动，根据牛顿第二定律求出加速度，由位移公式求出前2s内的位移和2s末物体的速度．当F=-20N时，物体沿原方向做匀减速运动，根据牛顿第二定律求出加速度，由速度公式求出物体做匀减速运动的时间．当物体速度减到零后，由于拉力等于最大静摩擦力，物体将保持静止状态不动．根据速度位移关系公式求出后2s内物体的位移，再求总位移．
【解析】

（1）当施加水平外力F1=40N时，物体开始做匀加速运动，其加速度为
  a1==
物体在前2秒的位移为s1==
物体在第2s末的速度为v1=a1t1=2×2m/s=4m/s
（2）当施加反向的外力F2=20N时，物体开始做匀减速运动，其加速度大小为
a2==m/s2=4m/s2
所以物体匀减速运动的时间t2==1s
故物体在4s内的位移为s=s1+s2=s1=4m+=6m
物体在第4s末的速度为零．
答：
（1）物体在2s内的位移是4m，第2s末的速度是4m/s．
（2）物体在4s内的位移是6m，第4s末的速度为零．