最大静摩擦力怎么算(板块模型之二)

我们从最简单的开始,利用我们上一期所说的思路方法,来看一下这类题目如何去解。首先来看这种没有外力作用,并且水平面光滑的情况。

如下图所示,质量为M=0.5千克的木板静止在光滑水平面上,质量为m=1千克的物块,以初速度v0=4米/秒滑上木板的左端,并且以v=3米/秒的速度从右端滑出。现在将物块视为质点,木板与物块之间的动摩擦因数μ=0.2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。g=10米/秒²。

第一问,物块从右端滑出时,木板的速度大小及木板的长度

第二问,若木块不从木板上滑下木板的长度,至少为多长?

解析:做这类题目的第一步或者第一个想法,那就是不要想这个运动过程到底在现实生活中能否实现,你可以把它当做有魔法,这样就可以避免钻牛角尖了。我们用不同的思路来演示。

摩擦力怎么算

第一种思路动力学和运动学相结合的思路。这个思路,大家首先要记清楚,那就是要明确研究对象,进行受力分析,然后再列相应的运动学方程。具体到本题来看,以滑块为研究对象,根据牛顿第二运动定律,μmg=ma,v=v0+at(注意正方向的选定和矢量运算的正负号),x=v0t+½at²(当然本题最简单的应该是v²-v0²=2ax,注意公式的灵活选择)。同理,在t时间内,以木板为研究对象,可得,μmg=Ma',v'=0+a't(注意正方向的选定和矢量运算的正负号),x'=0*t+½a't²,结合我们上一期所说的运动示意图可以知道板长=x-x'。木板至少为多长追意味着什么呢?这个大家一定要想明白,那就是物块和木板共速的时候,物块恰好在木板的最右端,这就是木板符合条件的最短长度。所以根据共速即v'=v就可以求出共速所需要的时间,然后求木板长度就是比较容易的事情了。说白了,第一问是根据各自不同的末速度来求位移差,第二问是根据相同的末速度来求位移差。

第二种思路能量和动量相结合的思路。第一问中,根据动量守恒可以一步求出木板的末速度。第二问中,根据动量守恒可以一步求出末速度即共速速度。然后根据能量守恒,可以求出相对位移,即摩擦热恰好等于系统动能的损失。这些思路其实都是第一种思路的数学变形,但是解起来确实比较简单。

第三种思路图形辅助。一是示意图辅助如下图

二是速度时间图像辅助如下图

如果你有今日头条app,麻烦顺手点一下关注@中学物理知识传播者,每天都会倾情奉献一段小干货,我会继续努力的!

您可以还会对下面的文章感兴趣

最新评论

◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法、交流您的观点。

使用微信扫描二维码后

点击右上角发送给好友