一质量为5Kg的长木板,静止在光滑水平桌面上.一质量为2Kg的小滑块以水平速度V0=4m/S2从长木板的一端开始在木板上滑动,直到离开木板.滑块刚离开木板时的速度为2m/s.若将以木块固定在

问题描述:

一质量为5Kg的长木板,静止在光滑水平桌面上.一质量为2Kg的小滑块以水平速度V0=4m/S2从长木板的一端开始在木板上滑动,直到离开木板.滑块刚离开木板时的速度为2m/s.若将以木块固定在水平桌面上,其他条件相同,求滑块离开木板时的速度大小.

设第一次滑块离开时木板速度为v,由系统的动量守恒,有
mv0=mv′+Mv
解得v=

m(v0−v′)
M
2×(4−2)
5
=0.8m/s
设滑块与木板间摩擦力为f,木板长L,滑行距离s,如图,

由动能定理对木板:fs=
1
2
Mv2   
对滑块:-f(s+L)=
1
2
mv′2-
1
2
mv02

即  fL=
1
2
mv02
-
1
2
mv′2-
1
2
Mv2=
1
2
×2×16−
1
2
×2×4−
1
2
×5×0.64
=10.4J
当板固定时  fL=
1
2
mv02-
1
2
mv″2
解得:v″=
1
2
×2×16−10.4
1
2
×2
=2.37m/s
答:滑块离开木板时的速度大小2.37m/s