一質量為M、長為l的長方形木板B放在光滑的水平地面上,在其右端放一質量為m的小木塊A,m<M。現以地面為參考系,給A和B以大小相同,方向相反的初速度,使A開始向左運動,B開始向右運動,但最后A剛好沒有滑離B板。求小木塊A向左運動到達最遠處(對地)離出發點的距離。
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一質量為M、長為l的長方形木板B放在光滑的水平地面上,在其右端放一質量為m的小木塊A,m<M。現以地面為參考系,給A和B以大小相同,方向相反的初速度,使A開始向左運動,B開始向右運動,但最后A剛好沒有滑離B板。說明A、B有共同速度時,A在B的左端。把A、B視為一個系統,從開始運動到最后(A沒離開B即二者有共同速度v),系統所受合外力為0(A、B間有摩擦力是內力設為f),因此水平方向動量守恒,設水平向右為正方向,則有:Mv0-mv0=(M+m)v 根據能量守恒:M(v0)(v0)/2 +m(v0)(v0)/2 =fl+(M+m)vv/2M(v0)(v0)/2[也可以用M(v0)~2/2表示] 小木塊A向左運動到達最遠處(對地)離出發點的距離是指小木塊A向左運動速度等于0時的對地位移,設為s,則根據動能定理-fs=0-m(v0)(v0)/2聯立以上三個方程,即可求出S=(M+m)l/4M。
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首先確定M和m均只受到相互間摩擦力設最后共同速度為Va,因m 把A、B視為一個系統,從開始運動到最后(A沒離開B即二者有共同速度v'),系統沒有受到外力作用(A、B間有摩擦力是內力),因此水平方向動量守恒,設水平向右為正方向,則有:Mv-mv=(M+m)v'-----(1)(注意v、v'均為對地面參考系的速度)又根據質點系的動能定理:系統內力功與外力功之和等于系統動能的改變,則有:umgS=(M+m)(v')(v')/2-[M(v)(v)/2+m(v)(v)/2]-----(2)(u為摩擦系數,S為A相對地面滑過的距離,即本題所求)。以B為參考系,A在其上運動,初速度為2v(相對B),末速度為0(相對B),此過程摩擦力作功,而相對B滑過的距離為L,因此對A列出動能定理方程為:umgL=m(2v)(2v)/2-0-----(3)聯立以上(1)(2)(3)三個方程,即可求出S。 先講物理概念:放在光滑的水平地面上,就表示不計摩擦力。水平方向合力=0,物體做勻速運動;小木塊A相對于木板B的速度為2V,時間為S,S=L/2V;而對地的速度為V,所以,小木塊A向左運動到達最遠處(對地)離出發點的距離=V*S=L/2。說明:在無加速度的此題中,m,M,與解題無關。熱心網友
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