解题思路:通过受力分析,可知物体在奇数秒的时间内向上做匀加速直线运动,在偶数秒的时间内向上做匀速直线运动,通过数学归纳法得出各段的速度的表达式与各段的位移的表达式,最后使用求和公式即可.
在第1、3、5…等奇数秒内受到大小为16N平行于斜面向上的拉力作用,则沿斜面方向:ma1=F1-mgsin37°
a1=
F1−mgsin37°
m=
16−2×10×0.6
2m/s2=2m/s2
在第2、4、6…偶数秒内受到大小为12N平行于斜面向上的拉力时:ma2=F2-mgsin37°
a2=
F2−mgsin37°
m=
12−2×10×0.6
2m/s2=0
物体在第1s内的位移:x1=
1
2a1
t21=
1
2×2×12m=1m
物体在第1s末的速度:v1=a1t1=2×1m/s=2m/s
物体在第1s内的位移:x2=v1t=2×1m=2m
物体在第1s末的速度:v2=v1=2m/s
物体在第3s内的位移:x1=v2t+
1
2a1
t2 =2×1+
1
2×2×12m=3m
物体在第3s末的速度:v3=v1+a1t=2m/s+2×1m/s=4m
物体在第4s内的位移:x4=v3t=4×1m=4m
物体在第4s末的速度:v4=v3
…
可知第n秒的位移:xn=n
n秒内的位移:xn=
n(n+1)
2
当xn=60.25m时:120.5=n2+n
n=
−1+
1+4×120.5
2=10.47,
所以:前10s的位移:x10=
10×(10+1)
2=55m
10s末的速度:v10=5a1t=5×2×1=10m/s
剩下的△x=(60.25-55)m=5.25m的位移上需要的时间t′:
△x=v10t′+
1
2a1t′2
代入数据得:t′=0.5s
所以物体运动的总时间:t总=n+t′=10+0.5=10.5s
答:经过10.5s时间物体位移的大小为60.25m.
点评:
本题考点: 牛顿运动定律的综合应用.
考点点评: 解决本题的关键理清物体的运动的情况,知道在各个阶段物体做什么运动.以及知道加速度是联系力学和运动学的桥梁.