Question

如圖所示，質(zhì)量M=2kg足夠長(zhǎng)的木板靜止在水平地面上，與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ₁=0.1，另一個(gè)質(zhì)量m=1kg的小滑塊，以6m/s的初速度滑上木板，滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ₂=0.5，g取l0m/s²
（1）若木板固定，求小滑塊在木板上滑動(dòng)的時(shí)間．
（2）若木板不固定，求小滑塊自滑上木板到相對(duì)木板處于靜止的過(guò)程中，小滑塊相對(duì)地面的位移大�。�
（3）若木板不固定，求木板相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)位移的最大值．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)牛頓第二定律求出滑塊的加速度，根據(jù)速度時(shí)間公式求出小滑塊在木板上滑動(dòng)的時(shí)間．
（2）若木板不固定，滑塊滑上木板滑塊做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，木板做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律分別求出它們的加速度，求出兩物體速度相同時(shí)所需的時(shí)間，從而求出小滑塊相對(duì)地面的位移大�。�
（3）根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出兩物體在速度相等前木板的位移，速度相等后一起做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出勻減速直線運(yùn)動(dòng)的位移，從而得出木板相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)位移的最大值．

解答：解：（1）設(shè)滑塊在木板上滑動(dòng)時(shí) 的加速度為a₁，滑動(dòng)的時(shí)間為t₁，由牛頓第二定律得：
μ₂mg=ma₁①
t1=

v0

a1

    ②
由①②兩式得，t₁=1.2s ③
（2）設(shè)滑塊與木板相對(duì)靜止達(dá)共同速度時(shí)的速度為v，所需的時(shí)間為t₂，木板滑動(dòng)時(shí)的加速度為a₂，滑塊相對(duì)于地面的位移為x．
則由牛頓第二定律得：μ₂mg-μ₁（M+m）g=Ma₂ ④
v=v₀-a₁t₂ ⑤
v=a₂t₂ ⑥
x=v0t2-

1

2

a1t22 ⑦
由①④⑤⑥⑦式得，x=3.5m．
（3）設(shè)滑塊與木板達(dá)共同速度時(shí)，木板相對(duì)地面的位移為s₁，達(dá)共同速度后的加速度為a₃．發(fā)生的位移為s₂，則有：
a₃=μ₁g ⑨
s1=

1

2

a2t22 ⑩
s2=

v2

2a1

（11）
由⑤⑥⑦⑧⑨⑩（11）式及代入有關(guān)數(shù)據(jù)得：
木板相對(duì)于地面位移的最大值s=s₁+s₂=1m
答：（1）小滑塊在木板上滑動(dòng)的時(shí)間為1.2s．
（2）小滑塊相對(duì)地面的位移大小為3.5m．
（3）木板相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)位移的最大值為1m．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的綜合運(yùn)用，關(guān)鍵理清滑塊和木板的運(yùn)動(dòng)情況，結(jié)合牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解．