Question

如圖所示，一塊質(zhì)量為M、長為l的勻質(zhì)板放在很長的水平桌面上，板的左端有一質(zhì)量為m的物塊，物塊上連接一根很長的細(xì)繩，細(xì)繩跨過位于桌面邊緣的定滑輪并與桌面平行，某人以恒定的速度v向下拉繩，物塊最多只能到達(dá)板的中點(diǎn)，且此時(shí)板的右端距離桌邊定滑輪足夠遠(yuǎn)．求：
（1）若板與桌面間光滑，物塊與板的動(dòng)摩擦因數(shù)及物塊剛到達(dá)板的中點(diǎn)時(shí)板的位移．
（2）若板與桌面間有摩擦，為使物塊能到達(dá)板右端，板與桌面的動(dòng)摩擦因數(shù)的范圍．

Answer 1

分析：（1）板與物塊都向右做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)兩者速度相等時(shí)，木塊與板相對(duì)靜止，由牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式分析答題．
（2）對(duì)板與物塊進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律求出 加速度，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出位移，然后根據(jù)兩者間位移的幾何關(guān)系分析答題．

解答：解：（1）板在摩擦力作用下向右做勻加速運(yùn)動(dòng)直至與物塊速度相同，此時(shí)物塊剛到達(dá)板的中點(diǎn)，設(shè)木板加速度為a₁，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t₁，
對(duì)木板有 μ₁mg=Ma、v=a₁t₁
則t₁=

Mv

μ1mg

設(shè)在此過程中物塊前進(jìn)位移為s₁，板前進(jìn)位移為s₂，則 s₁=vt₁、s₂=

v

2

 t₁
又因?yàn)閟₁-s₂=

l

2

，
由以上幾式可得
物塊與板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ₁=

Mv2

mgl

、板的位移s₂=

l

2

．
（2）設(shè)板與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ₂，物塊在板上滑行的時(shí)間為t₂，木板的加速度為a₂，
對(duì)板有 μ₁mg-μ₂（m+M） g=Ma₂，且v=a₂t₂ 
解得t₂=

Mv

μ1mg-μ2(M+m)g

又設(shè)物塊從板的左端運(yùn)動(dòng)到右端的時(shí)間為t₃，則vt₃-

v

2

t₃=l，t₃=

2l

v

為了使物塊能到達(dá)板的右端，必須滿足 t₂≥t₃
即

Mv

μ1mg-μ2(M+m)g

≥

2l

v

，則μ₂≥

Mv2

2(M+m)gl

所以為了使物塊能到達(dá)板的右端，板與桌面間的摩擦因數(shù)μ₂≥

Mv2

2(M+m)gl

答：（1）若板與桌面間光滑，物塊與板的動(dòng)摩擦因數(shù)為

Mv2

mgl

，物塊剛到達(dá)板的中點(diǎn)時(shí)板的位移為

l

2

．
（2）若板與桌面間有摩擦，為使物塊能到達(dá)板右端，板與桌面的動(dòng)摩擦因數(shù)的范圍為μ₂≥

Mv2

2(M+m)gl

．

點(diǎn)評(píng)：分析求出物體運(yùn)動(dòng)過程、應(yīng)用牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、功的公式即可正確解題．