题目内容
【题目】如图所示,质量为M=1kg的长木板静止在光滑水平面上,现有一质量m=0.5kg的小滑块(可视为质点)以v0=3m/s的初速度从左端沿木板上表面冲上木板,带动木板一起向前滑动.已知滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.1,重力加速度g取10m/s2 . 求:
(1)滑块在木板上滑动过程中,长木板受到的摩擦力大小f和方向;
(2)滑块在木板上滑动过程中,滑块相对于地面的加速度大小a;
(3)滑块与木板A达到的共同速度v.
【答案】
(1)解:木板所受摩擦力为滑动摩擦力:
f=μmg=0.5N
方向向右
答:滑块在木板上滑动过程中,长木板受到的摩擦力大小f为0.5N,方向向右;
(2)解:由牛顿第二定律得:μmg=ma
得出:a=μg=1m/s2
答:滑块在木板上滑动过程中,滑块相对于地面的加速度大小a为1m/s2;
(3)解:以木板为研究对象,根据牛顿第二定律:μmg=Ma′
可得出木板的加速度a′=0.5m/s2
设经过时间t,滑块和长木板达到共同速度v,则满足:
对滑块:v=v0﹣at
对长木板:v=a′t
由以上两式得:滑块和长木板达到的共同速度:v=1m/s
答:滑块与木板A达到的共同速度v为1m/s.
【解析】(1)滑块在木板上滑动过程中,长木板受到的摩擦力为滑动摩擦力,根据滑动摩擦力公式列式求解即可。
(2)滑块在木板上滑动过程中,滑块所受的合外力等于滑动摩擦力,根据牛顿第二运动定律可求解。
(3)根据牛顿第二定律求出木板的加速度,结合匀变速运动公式求出共速的速度。
【考点精析】通过灵活运用滑动摩擦力和匀变速直线运动的速度、位移、时间的关系,掌握滑动摩擦力:利用公式f=μF N 进行计算,其中FN 是物体的正压力,不一定等于物体的重力,甚至可能和重力无关.或者根据物体的运动状态,利用平衡条件或牛顿定律来求解;速度公式:V=V0+at;位移公式:s=v0t+1/2at2;速度位移公式:vt2-v02=2as;以上各式均为矢量式,应用时应规定正方向,然后把矢量化为代数量求解,通常选初速度方向为正方向,凡是跟正方向一致的取“+”值,跟正方向相反的取“-”值即可以解答此题.