解题思路:由题意对物体分别进行受力分析求出物体运动的加速度,再根据速度位移关系求解相应时间内的速度大小即可.
由图象知,在0-5s时间内,物体在拉力和摩擦力作用下产生加速度,根据牛顿第二定律有:
F1-μmg=ma1
a1=
F1−μmg
m=
5−0.1×4×10
4m/s2=0.25m/s2
物体在5s末的速度为:v5=a1t=0.25×5m/s=1.25m/s
由图象知,物体在6-10s内,物体拉力为:F2=-3N
此时物体产生的加速度为:a2=
−3−0.1×4×10
4m/s2=−1.75m/s2
物体初速度为v5=1.25m/s,故物体做匀减速运动,当速度减为0时所用时间为:
t′=
0−1.25
−1.75s=
5
7s<5s
又因为当速度减小为0时,拉力F2的大小为3N小于物体与水平面间的滑动摩擦力,故当物体停止运动后将保持静止,故物体在10s末的速度为0;
由图象知,在10-15s,拉力大小为F3=10N时,
根据牛顿第二定律有:
a3=
F3−μmg
m=
10−0.1×4×10
4m/s2=1.5m/s2
所以15s末也就是加速5s末的速度为:v15=a3t3=1.5×5m/s=7.5m/s
答:物体在5s末.10s末.15s末时的速度大小分别为:1.25m/s、0、7.5m/s.
点评:
本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与时间的关系.
考点点评: 本题要根据物体的受力情况分析物体的运动情况,由力的合成与牛顿第二定律求解,关键是第二中拉和小于摩擦力物体停止运动后在拉力作用下不再反向运动是一个易错点,部分同学在这个问题上出错.