一木箱静止在长平板车-一木箱静止在长平板车上
解:(1)对滑块 , 对平板车 , (2)设经过t 1 时间滑块从平板车上滑出 ∵
此式无解,故不会从平板车上滑出 设经过t 2 时间速度相等
t 2 =1s
滑块与小车相对静止时与右端相距1m |
如图所示,一质量M=100kg,长 L=3.0m 的平板车静止在光滑的水平地面上
这是典型的对动量定理的考察。
下面给出两种解法,方法一是直接求解,方法二是利用质心来求解(我中学时候常常用这种方法来对付选择题,脑袋里面记了超多的中间结论,比如说你问的这道题,在中学我算都不用算就可以一下子写出答案)。
给你一个类似题目的连接: 方法一:由于地面光滑,所以小车和人组成的系统在水平方向上不受外力作用(两者之间的摩擦力属于系统内力),因此动量守恒(每时每刻)。我们不妨设小车的速度为V(大小可能随时在变化,这只是一个符号而已),人的速度为v
于是:mv+MV=0(因为初始时刻两者都没有速度)。。。。。方程一
这里我们可以看出:两者的速度必定随时随地都反向,不可能出现同向的情况。
规定v方向为正方向
由于问题求的是距离,所以我们在方程一两端同时乘上时间t,得到另一个式子:
ml+MS=0。。。。。。。。式子二
从式子二我们可以看出两者相对地面的位移来讲,大小随时都满足:l:S=M:m,也就是说和他们的质量大小成反比!(这是关键)
最后根据:人相对小车来讲,他的位移就是小车的长度,这个限制条件反映在绝对距离上就是:l-S=L。。。。式子三
联立式子二和三就可以得到:S=mL/(m+M)
说明一点:上面的表达式都是矢量表达式而非标量表达式,这点需要注意。这可能和你平时列方程的习惯不太一样。
个人建议:如果能标量化就标量化,不能标量化(比如说矢量方向不确定的情形,例如讨论静摩擦力的时候)就用矢量方程来求解(这种方法其实更加好)
方法二:质心的观点;
这个其实是方法一的延伸,既然系统在水平方向上不受力,所以质心由于惯性会保持原来的运动状态(此处为静止)。
列方程的方式和方法一一样,只不过变了一个角度而已。
对于S=mL/(m+M)的理解,我们可以看到:对于相对位移L,就相当于小车和人共同来分配这个位移,分配的比例和质量成反比。
所以我们一下子就可以写出人相对地面的位移S1=ML/(m+M)
上面用质心的观点不太直观和便捷,下面你可以把题目附加一个条件,也就是,假定小车和人最初相对静止,但是相对地面来讲有一个初始速度v,然后人用了时间t从头走到尾,现在来求人和小车在t时间内对地面的位移。
方法也和上面类似,但是你如果熟悉了,可以直接得出答案,根本不用详细去解方程。
这里假设人向右从头走到尾,系统初始速度方向向右。
于是人的距离就是:s=vt+ML/(m+M)
对应的小车的距离就是:S=vt-mL/(m+M)
仔细观察上面两个表达式其实你就会发现:表达式的两部分,第一部分其实就是系统质心在t时间内走过的位移,第二部分其实就是小车或者人相对于系统质心所走过的位移。
这不正是我们常常讲的:绝对=相对+牵连 么,这个公式对速度,加速度,位移都适用
绝对位移是我们此处要求的,质心位移是我们的牵连位移vt,ML/(m+M)是人相对于系统质心的相对位移,正号表示和系统质心速度方向v相同,所以小车的-mL/(m+M)也就是表示他相对于系统质心来讲,速度和质心速度相反。
如图所示,物体A的质量M=1kg,静止在光滑水平面上的平板车B的质量为m=0.5kg、长为L=1m.某时刻物体A以v 0
滑块刚滑上小车时,有向左的摩擦力μmg=100N,因而有向左的加速度μg=5m/s^2。小车受到向右的摩擦力,也是100N,因而有向右的加速度1m/s^2。
这个地方注意一下,以小车为参考系比较方便。在小车参考系中,滑块具有向右的初速度7.5m/s,向左的加速度(注意是相对加速度)6m/s^2。则相对于小车的滑动距离是s=v^2/2a=7.5^2/12=4.6875m>3m,能从右端滑出。
在水平长直的轨道上,有一长度L=2m的平板车在外力控制下始终保持速度v0=4m/s向右做匀速直线运动.某时刻
(1)0.25s(2)0.5m(3)1N≤F≤3N |
试题分析:(1)物体A滑上木板B后做匀减速运动,有 ,解得 木板B做加速运动,有 ,解得:a B =14m/s 2 两者速度相同时有 v 0 -a A t=a B t 解得:t=0.25s (2)达到共同速度时,物体A在小车上运动时相对小车向右滑行的距离最大 A滑行距离: B滑行距离: 最大距离: (3)物体A不从B右端滑落的临界条件是A到达B的右端时,A、B具有共同的速度v 1 ,则:?
又: 联立以上两式,可得:a B =6m/s 2 ? 再代入②式得: 当F较大时,在A到达B的右端之前,就与B具有相同的速度,之后,A必须相对B静止,才不会从B的左端滑落。即有: , 所以F=3N? 综上:力F应满足的条件是1N≤F≤3N |
长l=1.25m,质量M=8kg的平板车静止在光滑水平面上,车的左端放一质量m=2kg的物块,它与平面间的动摩擦因数
(1)物块放上车时相对小车向左运动,滑动摩擦力向右
f=μmg
根据牛顿第二定律有:
F合=f
F合=ma
得物块加速度:
a=μg=2m/s2
方向向右(与v0同向)
(2)物块放上车后作匀加速直线运动,设当经历时间t之后速度达到v0,物块通过位移
s1=
1 |
2 |
且v0=at
小车通过位移:s2=v0t
位移差:△s=s2-s1
由于△s>
1 |
2 |
(3)加上恒力F的方向与摩擦力方向相同,故物块合力
F | ′合 |
由牛顿第二定律有:
F | ′合 |
物块放上车后作匀加速直线运动,设当经历时间t?之后速度达到v0,物块通过位移:
s | ′1 |
1 |
2 |
且v0=a′t′
小车通过位移:
s | ′2 |
只需要满足位移差:
△s′=
s | ′2 |
s | ′1 |
L |
2 |
联立各式有:F≥6N
答:(1)小滑块m的加速度大小为2m/s2,方向向右;
(2)滑块能从车上掉下;
(3)若当滑块放到车面中点的同时对该滑块施加一个与v0同向的恒力F,要保证滑块不能从车的左端掉下,恒力F大小应不小于6N.
如图所示,物体A的质量m=1kg,静止在光滑水平面上的平板车B的质量为M=0.5kg、长L=1m.某时刻A以向右的初
画了一个草图告诉你怎么解。横轴是时间,纵轴是速度。直线的斜率就是加速度。
A表示木块,B是平板车。A和B和虚线围成三角形面积就是木板车的长度。A和虚线和横轴围成的面积是木块所走的距离。B和虚线和横轴围成的面积是平板车所走的距离。
首先对木块受力分析,10-4=6N,加速度?a1?因此为3m/s^2
而对平板车受力分析可得受力为摩擦力为4N,加速度?a2?为0.5m/s^2
0.5?*?(a1-a2)?*?t^2=l=1.25m,可得t=1s
根据s=0.5?*?a?*?t^2可得小车走了0.25m,木块走了1.5m。
于是拉力做工f*s=10*1.5=15J,摩擦力对小木块做功-1.5*4=-6J,注意摩擦力与小木块运动方向相反
摩擦力对小车做工0.25*4=1J
(1)由运动学公式L=
v02?v2 |
2μg |
得v=
v02?2μgL |
因此有v=
|
|
大致如图(2m/s以外部分为双曲线的一部分).
(2)①对A有μmg=maA…①得aA=?g=2?m/s2?
木板B作加速运动,有F+?mg=MaB,…②得:aB=14?m/s2?
两者速度相同时,有v0-aAt=aBt,得:t=0.25s
②物体A不从B?右端滑落的临界条件是A到达B的右端时,A、B具有共同的速度v1,
则:
v02?
| ||
2aA |
| ||
2aB |
又:
v0?v1 |
aA |
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