题目
一个物体在光滑水平面上运动,其速度方向如图中的v所示。从A点开始,它受到向前但偏右(观察者沿着物体前进的方向看,下同)的合力。到达B点时,这个合力的方向突然变得与前进方向相同。到达C点时,合力的方向又突然改为向前但偏左。物体最终到达D点。请你大致画出物体由A至D的运动轨迹,并标出B点、C点和D点。
一个物体在光滑水平面上运动,其速度方向如图中的$v$所示。从$A$点开始,它受到向前但偏右(观察者沿着物体前进的方向看,下同)的合力。到达$B$点时,这个合力的方向突然变得与前进方向相同。到达$C$点时,合力的方向又突然改为向前但偏左。物体最终到达$D$点。请你大致画出物体由$A$至$D$的运动轨迹,并标出$B$点、$C$点和$D$点。题目解答
答案
从位置$A$开始,它受到向前但偏右(观察者沿着物体前进方向看,下同)的合力,运动的轨迹位于$F$与$v$之间;到达$B$时,这个合力的方向突然变得与前进方向相同,所以受力的方向与速度的方向相同;达到$C$时,又突然改为向前但偏左的力,物体的轨迹向上向左发生偏转,最后到达$D$点。其轨迹大致如图。
作图时要注意该偏转的过程中是逐步发生偏转,不能发生突变。
答:如图
解析
步骤 1:分析物体在$A$点的运动
物体在$A$点受到向前但偏右的合力,这意味着合力的方向与速度$v$的方向不完全一致,而是有一个向右的分量。根据牛顿第二定律,物体的加速度方向与合力方向相同,因此物体的运动轨迹将向右偏转。
步骤 2:分析物体在$B$点的运动
到达$B$点时,合力的方向突然变得与前进方向相同,即合力的方向与速度$v$的方向一致。此时,物体将沿直线加速前进,运动轨迹将变为直线。
步骤 3:分析物体在$C$点的运动
到达$C$点时,合力的方向又突然改为向前但偏左,这意味着合力的方向与速度$v$的方向不完全一致,而是有一个向左的分量。根据牛顿第二定律,物体的加速度方向与合力方向相同,因此物体的运动轨迹将向左偏转。
步骤 4:分析物体在$D$点的运动
物体最终到达$D$点,其运动轨迹将根据合力的方向和大小变化而变化。由于合力的方向在$C$点改为向前但偏左,物体的运动轨迹将向左偏转,直到到达$D$点。
物体在$A$点受到向前但偏右的合力,这意味着合力的方向与速度$v$的方向不完全一致,而是有一个向右的分量。根据牛顿第二定律,物体的加速度方向与合力方向相同,因此物体的运动轨迹将向右偏转。
步骤 2:分析物体在$B$点的运动
到达$B$点时,合力的方向突然变得与前进方向相同,即合力的方向与速度$v$的方向一致。此时,物体将沿直线加速前进,运动轨迹将变为直线。
步骤 3:分析物体在$C$点的运动
到达$C$点时,合力的方向又突然改为向前但偏左,这意味着合力的方向与速度$v$的方向不完全一致,而是有一个向左的分量。根据牛顿第二定律,物体的加速度方向与合力方向相同,因此物体的运动轨迹将向左偏转。
步骤 4:分析物体在$D$点的运动
物体最终到达$D$点,其运动轨迹将根据合力的方向和大小变化而变化。由于合力的方向在$C$点改为向前但偏左,物体的运动轨迹将向左偏转,直到到达$D$点。