Question

如圖一所示，質(zhì)量分別為m₁=1kg和m₂=2kg的A、B兩物塊并排放在光滑水平面上，若對(duì)A、B分別施加大小隨時(shí)間變化的水平外力F₁和F₂，其中F₁=（9-2t）N，F(xiàn)₂=（3+2t）N，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）A、B兩物塊在未分離前的加速度是多大？
（2）通過(guò)計(jì)算在圖二坐標(biāo)系中畫(huà)出兩物塊的加速度隨時(shí)間變化的圖象．
（3）求出A、B兩物塊自分離后，經(jīng)過(guò)2s時(shí)的速度大小之差．

Answer 1

解：：（1）對(duì)A、B整體，由牛頓第二定律得：
F₁+F₂=（m₁+m₂）a
故a==m/s²=4m/s²
（2）當(dāng)A、B間的彈力為0時(shí)，A、B分離，剛分離時(shí)：=
即
可求出t=2.5s
即t=0-2.5s內(nèi)A和B的加速度恒為4m/s²
A、B分離后，
對(duì)A：a₁==m/s²=（9-2t）m/s²，圖象如圖所示
對(duì)B：a₂==m/s²=（1.5+t）m/s²，圖象如圖所示

（3）如圖圖中陰影部分三角形面積表示兩物塊的速度差即
答：（1）A、B兩物塊在未分離前的加速度是4m/s²；
（2）通過(guò)計(jì)算在圖二坐標(biāo)系中畫(huà)出兩物塊的加速度隨時(shí)間變化的圖象如圖所示；
（3）A、B兩物塊自分離后，經(jīng)過(guò)2s時(shí)的速度大小之差為△v=6m/s．
分析：（1）A、B兩物塊在未分離前加速度相同，根據(jù)牛頓第二定律求解加速度．
（2）由牛頓第二定律分別求出兩個(gè)物塊的加速度，作出圖象；
（3）加速度的定義為a=△v/△t，則“a-t”圖象下的“面積”在數(shù)值上應(yīng)等于速度的變化量△v，圖象所圍三角形的面積即為分離后2s時(shí)的速度大小之差．
點(diǎn)評(píng)：本題是連接體問(wèn)題，采用整體法和隔離法相結(jié)合的處理方法，剛分離時(shí)的臨界條件是兩物體間的彈力等于零，是常用的臨界條件．