Question

7．如圖所示，在光滑的水平面上，質(zhì)量為4m、長為L的木板右端緊靠豎直墻壁，與墻壁不粘連；質(zhì)量為m的小滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）以水平速度v₀滑到木板左端，滑到木板右端時(shí)速度恰好為零；現(xiàn)小滑塊以水平速度v滑上木板左端，滑到木板右端時(shí)與豎直墻壁發(fā)生彈性碰撞，以原速率彈回，剛好能夠滑到木板左端而不從木板上落下，求$\frac{v}{{v}_{0}}$的值．

Answer 1

分析 小滑塊在木板上滑動過程，根據(jù)動能定理列方程，即可求解小滑塊與木板間的摩擦力大��；
先研究滑塊在木塊上向右滑動的過程，運(yùn)用動能定理得到滑塊與墻壁碰撞前瞬間的速度，滑塊與墻壁碰撞后，原速率反彈，之后，向左運(yùn)動，在摩擦力的作用下，木板也向左運(yùn)動，兩者組成的系統(tǒng)動量守恒，再對這個(gè)過程，運(yùn)用動量守恒和能量守恒列方程，聯(lián)立即可求解$\frac{v}{{v}_{0}}$的值．

解答 解：小滑塊以水平速度v₀右滑時(shí)，由動能定理有：
-fL=0-$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$
小滑塊以速度v滑上木板到運(yùn)動至碰墻時(shí)速度為v₁，則由動能定理有：
-fL=$\frac{1}{2}m{v}_{1}^{2}$-$\frac{1}{2}m{v}^{2}$
滑塊與墻碰后至向左運(yùn)動到木板左端，滑塊與木板組成 的系統(tǒng)在水平方向的動量守恒，選取向左為正方向、木板的共同速度為v₂，
則有 mv₁=（m+4m）v₂
由總能量守恒可得：fL=$\frac{1}{2}m{v}_{1}^{2}$-$\frac{1}{2}$（m+4m）${v}_{2}^{2}$
上述四式聯(lián)立，解得 $\frac{v}{{v}_{0}}$=$\frac{3}{2}$
答：物塊剛好能夠滑到木板左端而不從木板上落下應(yīng)滿足$\frac{v}{{v}_{0}}$為$\frac{3}{2}$．

點(diǎn)評 本題是動量守恒定律與動能定理、能量守恒定律的綜合運(yùn)用，分析清楚物體的運(yùn)動過程，把握物理規(guī)律是關(guān)鍵．