遇到带有物理图象的问题时,要认真分析图象,先从它的物理意义、点、线段、斜率、截距、交点、拐点、面积等方面了解图象给出的信息,再利用共点力平衡、牛顿运动定律及运动学公式解题.
例2 放在水平地面上的一物块,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系如图3甲所示,物块速度v与时间t的关系如图乙所示.取重力加速度g=10 m/s2.由这两个图象可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为( )
甲 乙
图3
A.0.5 kg,0.4 B.1.5 kg,
C.0.5 kg,0.2 D.1 kg,0.2
答案 A
解析 由F-t图和v-t图可得,物块在2~4 s内所受外力F=3 N,物块做匀加速运动,a== m/s2=2 m/s2,F-Ff=ma,即3-10μm=2m①
物块在4~6 s所受外力F′=2 N,物块做匀速直线运动,
则F′=Ff,F′=μmg,即10μm=2②
由①②解得m=0.5 kg,μ=0.4,故A选项正确.
例3 如图4甲所示,质量为m=2 kg的物体在水平面上向右做直线运动.过a点时给物体作用一个水平向左的恒力F并开始计时,选水平向右为速度的正方向,通过速度传感器测出物体的瞬时速度,所得vt图象如图乙所示.取重力加速度g=10 m/s2.求:
图4
(1)力F的大小和物体与水平面间的动摩擦因数μ;
(2)10 s末物体离a点的距离.
答案 (1)3 N 0.05 (2)在a点左边2 m处
解析 (1)设物体向右做匀减速直线运动的加速度大小为a1,则由vt图象得a1=2 m/s2
根据牛顿第二定律,有F+μmg=ma1