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15.如圖所示,質量為m=2kg的木塊,放在水平地面上,它們之間的動摩擦因數μ=0.5,現對木塊施一與水平方向成θ=37°、大小F=20N的恒定拉力作用,木塊運動4s后撤去拉力F,已知sin37°=0.6,g取10m/s2.求:
(1)撤去拉力F時木塊的速度為多大?
(2)撤去拉力F后木塊還能在水平地面上滑行多遠?

分析 (1)對力F作用過程進行分析,根據牛頓第二定律可求得加速度大小,再根據速度公式可求得物體在撤去拉力瞬間的速度;
(2)對撤去拉力過程進行分析,根據牛頓第二定律可求得加速度,再根據速度和位移公式可求得滑行的距離.

解答 解:(1)力F作用時,木塊受力分析如圖所示
由牛頓第二定律得Fcos37°-Ff1=ma1
又有  FN1+Fsin37°=mg
Ff1=μFN
撤去力F時木塊的速度v=a1t
聯立各式可解得a1=6m/s2,v=24m/s
(2)撤去力F后,木塊受力分析如圖所示.
由牛頓第二定律得-Ff2=ma2
又有Ff2=μmg,
解得a2=-5m/s2
所以撤去拉力F后木塊的位移 x2=$\frac{0-{v}^{2}}{2{a}_{2}}$=$\frac{0-2{4}^{2}}{-2×5}$=57.6m
答:(1)撤去拉力F時木塊的速度為24m/s;
(2)撤去拉力F后木塊還能在水平地面上滑行57.6m.

點評 本題考查牛頓第二定律的應用,要注意明確受力分析的基本方法,同時注意體會加速度在聯系力和運動過程中的橋梁作用,并能正確選擇運動學公式進行分析求解.

練習冊系列答案
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(2)汽車在2s內的位移;
(3)汽車在5 s內的位移.

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(1)物體從A到B運動過程中加速度a0
(2)物體與地面間的動摩擦因數μ;
(3)用大小為30N,與水平方向成37°的力斜向上拉此物體,使物體從A處由靜止開始運動并能到達B處,求該力作用的最短時間t.(已知cos37°=0.8,sin37°=0.6,計算結果保留一位有效數字)

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5.在驗證機械能守恒定律的實驗中:
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