如图所示,物块质量m=0.5kg(可看作质点),它与木板之间动摩擦因数μ1=0.5.长L=3m、质量M=2kg的木板,静止于粗糙水平地面上,木板与水平地面间的动摩擦因

发布时间:2020-08-08 13:23:53

如图所示,物块质量m=0.5kg(可看作质点),它与木板之间动摩擦因数μ1=0.5.长L=3m、质量M=2kg的木板,静止于粗糙水平地面上,木板与水平地面间的动摩擦因数μ2=0.02.现给物块一个初速度v0,使物块从木板的左端滑上木板,物块刚好不会从木板上滑下.g取10m/s2,求:
(1)物块与木板间相对运动的过程中,物块加速度a1的大小及木板加速度a2的大小
(2)物块的初速度v0.
(3)整个运动过程中水平地面对木板的摩擦力所做的功.

网友回答

解:(1)以物块为研究对象,根据牛顿第二定律可得:
Ff1=μ2mg=ma1????
代入数据解得:a1=5m/s2
以木板为研究对象,受力如图.
竖直方向合力为零,可得:F2=F1+Mg???????????????
又有Ff2=μ1F2???????????????????????????????????
根据牛顿第二定律得:Ff1-Ff2=Ma2
代入数据解得:a2=1m/s2???????????????????????????
(2)当物块滑到木板右端时,两者恰好有共同速度.设运动时间为t1,物块和木板运动的位移分别为s1、s2
根据题意得:v0-a1t1=a2t1 ?s1-s2=L?
s1=v0t1-a1t12?????s2=a2t12??????????????????
代入数据解得:v0=6m/s
(3)物块相对于木板不滑动时,两者的共同速度为v,
则?v=a2t1=1m/s2???????????????????????????????????
设物块与木板共同运动的加速度为a,
对整体由牛顿第二定律得:μ1(M+m)g=(M+m)a
代入数据解得:a=μ1g=0.2m/s2?????????????????????
共同滑行的位移s==2.5m???????????????????????
由s2=a2t12解得s2=0.5m???????????????????????????
整个运动过程中水平地面对木板的摩擦力所做的功
W=-Ff2(s+s2)=-μ1(M+m)g(s+s2)??????????????????
解得:W=-1.5J
答:(1)物块与木板间相对运动的过程中,物块加速度a1的大小为5m/s2木板加速度a2的大小为1m/s2???????????????????????????
(2)物块的初速度v0为6m/s.
(3)整个运动过程中水平地面对木板的摩擦力所做的功为-1.5J.
解析分析:(1)根据牛顿第二定律求出木板的加速度以及物块的加速度.
(2)木板先做匀加速直线运动,然后做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律,结合两者位移之差等于板长求出.
(3)先求出二者相对静止时两者的共同速度,然后根据牛顿第二定律求出木板与木块共同运动的加速度,再根据位移公式求得共同滑行的位移,然后根据动能定理求整个过程中摩擦力做的功.

点评:本题综合考查了牛顿第二定律和运动学公式,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁.对于第三问抓住临界情况,结合牛顿第二定律求解
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