如图所示,质量M=1.0kg的长木板静止在光滑水平面上,在长木板的右端放一质量m=1.0kg的小滑块(可视为质点),小滑块与长木板之间的动摩擦因数μ=0.20.现用水

发布时间:2020-08-05 17:34:33

如图所示,质量M=1.0kg的长木板静止在光滑水平面上,在长木板的右端放一质量m=1.0kg的小滑块(可视为质点),小滑块与长木板之间的动摩擦因数μ=0.20.现用水平恒力F=6.0N向右拉长木板,使小滑块与长木板发生相对滑动,经过t=1.0s撤去力F.小滑块在运动过程中始终没有从长木板上掉下.求:
(1)撤去力F时小滑块和长木板的速度各是多大?
(2)小滑块相对长木板静止时,小滑块相对地面运动的总位移.

网友回答

解:(1)对长木板施加恒力F的时间内,小滑块与长木板间相对滑动,小滑块和长木板在水平方向的受力情况如图所示.

小滑块所受摩擦力f=μmg
设小滑块的加速度为a1,根据牛顿第二定律
f=ma1
解得????????a1=2.0?m/s2
长木板受的摩擦力????f′=f=μmg
设长木板的加速度为a2,根据牛顿第二定律
F-f′=Ma2??
解得?????????a2=4.0?m/s2
经过时间t=1.0?s,
小滑块的速度??v1=a1t=2.0?m/s?????
长木板的速度??v2=a2t=4.0?m/s
(2)撤去力F后的一段时间内,小滑块的速度小于长木板的速度,小滑块仍以加速度a1做匀加速直线运动,长木板做匀减速直线运动.设长木板运动的加速度为a3,此时长木板水平方向受力情况如图所示,根据牛顿第二定律

f′=Ma3
公式和受力图共
解得???a3=2.0?m/s2
设再经过时间t1后,小滑块与长木板的速度相等,此时小滑块相对长木板静止
即???????????v1+a1t1=v2-a3t1????????????????????????
解得???????????t1=0.50?s
如图所示,在对长木板施加力F的时间内,小滑块相对地面运动的位移是s1,从撤去F到二者速度相等的过程,小滑块相对地面的位移是s2.

所以小滑块相对长木板静止时,小滑块相对地面运动的总位移为
s块=s1+s2==2.25?m
解析分析:(1)小滑块和长木板均做匀加速运动,分别对小滑块和长木板受力分析,求出加速度,运用速度时间公式求出速度;
(2)撤去拉力后,由于惯性,两个物体都向前滑动,但由于长木板速度较大,故两物体间摩擦力不变,小滑块继续加速,长木板匀减速,直到两个物体间相对静止为止,根据运动学公式可以先求出第二个过程的时间,然后分别求出两个过程的位移,就得到总位移!

点评:本题关键的就是正确的对两个物体受力分析,求出加速度,分析清楚运动过程,由于本题小滑块的受力一直未变,也可以直接有位移时间公式求解!
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