Question

如图所示，有一长度为x=1.0m、质量为M=10Kg的平板小车，静止在光滑的水平面上，在小车的左端放置一质量为m=4.0Kg的小物块，物块与小车之间的动摩擦因数为μ=0.25，要使物块在t=2.0s内运动到小车的右端，则施加在小物块上的水平向右的拉力大小应为多少？（g=10m/s²）

Answer 1

分析：以小车为研究对象，由牛顿第二定律求出加速度，根据匀加速直线运动位移时间公式求出小车的位移，以物块为研究对象，由牛顿第二定律求出物块的加速度，根据匀加速直线运动位移时间公式求出物块的位移，两者运动时间相等且位移之差为车长x，根据位移列方程即可求解．

解答：解：小车和物块的运动情况如图所示，在物块运动到小车右端的过程中，
小车发生的位移为x₁，物块发生的位移为x₂，取向右为正，
以小车为研究对象，由牛顿第二定律得：
μmg=Ma₁①
由匀变速运动的公式得：
x1=

1

2

a1t2②
以物块为研究对象，由牛顿第二定律得：
F-μmg=ma₂③
由匀变速运动的公式得：
x2=

1

2

a2t2④
由题意得：
x₂-x₁=x⑤
由①②③④⑤带入数据得：F=16N
答：施加在小物块上的水平向右的拉力大小应为16N．

点评：本题是木块在小车滑动的类型，采用隔离法进行研究，要正确分析物体的受力情况，关键要抓住位移之间的关系，运用运动学公式和牛顿第二定律结合进行求解．