如图所示,质量为M=4kg的木板静止在光滑的水平面上,在木板的右端放置一个质量m=1kg大小可以忽略的铁块,铁块与木板之间的摩擦因数μ=0.4,在铁块上加一个水平向左的恒力F=8N,铁块在长L=6m的木板上滑动.取g=10m/s2.求:(1)经过多长时间铁块运动到木板的左端.(2)在铁块到达木板左端的过程中,恒力F对铁块所做的功.(3)在铁块到达木板左端时,铁块和木板的总动能.
问题描述:
如图所示,质量为M=4kg的木板静止在光滑的水平面上,在木板的右端放置一个质量m=1kg大小可以忽略的铁块,铁块与木板之间的摩擦因数μ=0.4,在铁块上加一个水平向左的恒力F=8N,铁块在长L=6m的木板上滑动.取g=10m/s2.求:
(1)经过多长时间铁块运动到木板的左端.
(2)在铁块到达木板左端的过程中,恒力F对铁块所做的功.
(3)在铁块到达木板左端时,铁块和木板的总动能.
答
知识点:本题要注意正确区分两物体的受力情况及运动情况,注意力、质量等物理量的同一性,不能将其他物体受力强加在某一物体上.
(1)铁块与木板间的滑动摩擦力f=μmg=4N
铁块的加速度a1=
=F−f m
=4m/s2;8−4 1
木板的加速度a2=
=f M
m/s2=1m/s2; 4 4
铁块滑到木板左端的时间为t,则
a1t2-1 2
a2t2=L1 2
代入数据解得:t=2s
(2)铁块位移s1=
a1t2=1 2
×4×22=8m1 2
恒力F做的功W=Fs1=8×8J=64J
(3)木板位移s2=
a2t2=2m1 2
铁块的动能E1=(F-f)s1=(8-4)×8=32J
木板的动能EB=fs2=4×2J=8J
铁块和木板的总动能E总=E1+EB=32J+8J=40J.
答案解析:(1)由牛顿第二定律要分别求得两物体的加速度,则由位移公式可求得两物体位移的表达式,由两位移间的关系可求得时间;
(2)求得铁块的位移,由功的公式可求得恒力所做的功;
(3)分别对木板和铁块由动能定理求得动能,则可求得总动能.
考试点:动能定理的应用;匀变速直线运动的位移与时间的关系;滑动摩擦力;牛顿第二定律.
知识点:本题要注意正确区分两物体的受力情况及运动情况,注意力、质量等物理量的同一性,不能将其他物体受力强加在某一物体上.