Question

如圖，一質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板靜止在水平面上，有一質(zhì)量為m的小滑塊以一定的水平速度沖上木板，已知滑塊和木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ₀，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩
擦力，求：
（1）若滑塊在木板上滑動(dòng)時(shí)，木板能保持靜止不動(dòng)，木板和地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)須滿足什么條件？
（2）若長(zhǎng)木板的質(zhì)量M=0.2kg，長(zhǎng)木板與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1．滑塊的質(zhì)量也為0.2kg．滑塊以v₀=1.2m/s的速度滑上長(zhǎng)木板的左端，小滑塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ_0=0.4．滑塊最終沒有滑離長(zhǎng)木板，求滑塊在開始滑上長(zhǎng)木板到最后靜止下來的過程中，滑塊滑行的距離是多少？（g=10m/s²）

Answer 1

解：（1）長(zhǎng)木板受到滑塊向前的摩擦力f₁=μ₀mg
設(shè)長(zhǎng)木板與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ
長(zhǎng)木板受到地面的最大靜摩擦力大小f_max=μ（M+m）g
由題意得：當(dāng)f₁≤f_max時(shí)木板能保持靜止不動(dòng)，
即：μ≥
（2）對(duì)m：μ₂mg=ma₂ 解得：a₂=4m/s²
對(duì)M：μ₂mg-μ₁（M+m）g=Ma₁ 解得：a₁=2m/s²
設(shè)經(jīng)歷時(shí)間為t兩者速度相同，則：v₀-a₂t=a₁t
解得：t=0.2s
兩者共同速度為：v=a₁t=0.4m/s
兩者相對(duì)靜止前，小滑塊的位移：s₁=v₀t-a₂t²=0.16m
達(dá)到共同速度后對(duì)滑塊和木板：μ₁（M+m）g=（M+m）a₃
滑行位移為：s₂=
解得：s₂=0.08m
小滑塊的總位稱為：s=s₁+s₂=0.24m
答：（1）若滑塊在木板上滑動(dòng)時(shí)，木板能保持靜止不動(dòng)，木板和地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)須滿足μ≥；
（2）滑塊滑行的距離是0.24m．
分析：（1）長(zhǎng)木板受到滑塊向前的摩擦力f₁，還受到地面給它的摩擦力，當(dāng)f₁≤f_max時(shí)木板能保持靜止不動(dòng)，根據(jù)題意即可求解；
（2）小滑塊在滑動(dòng)摩擦力作用下，做勻減速運(yùn)動(dòng)，木板在摩擦力作用下做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度相等時(shí)相對(duì)靜止，然后一起做勻減速運(yùn)動(dòng)直到靜止，先求出速度相等前運(yùn)動(dòng)的位移，速度相同后一起做勻減速運(yùn)動(dòng)，求出加速度，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式即可求解．
點(diǎn)評(píng)：解題的關(guān)鍵是正確對(duì)滑塊和木板進(jìn)行受力分析，清楚滑塊和木板的運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)基本公式求解，難度適中．