1.模型特点:
上、下叠放两个或多个物体,物体间存在相对滑动.
2.常见的两种位移关系
滑块从木板的一端运动到另一端的过程中,若滑块和木板向同一方向运动,则滑块的位移和木板的位移之差等于木板的长度;若滑块和木板向相反方向运动,则滑块的位移和木板的位移之和等于木板的长度.
3.解题方法
此类问题涉及两个物体、多个运动过程,并且物体间还存在相对运动,所以应准确求出各物体在各个运动过程中的加速度(注意两过程的连接处加速度可能突变),找出物体之间的位移(路程)关系或速度关系是解题的突破口.求解中应注意联系两个过程的纽带,每一个过程的末速度是下一个过程的初速度.
【例1】 质量为m、长为L的长木板静止在光滑水平面上,质量也为m的小滑块(可看作质点)放在长木板的左端,如图所示.已知小滑块与长木板间的动摩擦因数为μ,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,给小滑块一水平向右的拉力F,当F取不同值时求解下列问题.(重力加速度为g)
(1)要使滑块与木板发生相对滑动,F至少为多大;
(2)当F=3μmg时,经过多长时间,力F可使滑块滑至木板的最右端.
思路点拨:①分析滑块和木板的受力情况,根据牛顿第二定律分别求出滑块和木板的加速度.
②对滑块和木板进行运动情况分析,找出各自的位移.
③滑块滑至木板最右端,滑块相对木板位移为木板长度.
[解析] (1)当滑块和木板没有发生相对滑动时,对滑块、木板整体有F=2ma
当滑块与木板间摩擦力达最大静摩擦力时,对木板有μmg=ma
联立解得F=2μmg.
(2)设滑块、木板的加速度分别为a1、a2
由牛顿运动定律得F-μmg=ma1
μmg=ma2
解得a1=2μg,a2=μg
设经t时间,滑块滑到木板的最右端,则
L=a1t2-a2t2,解得t=.
[答案] (1)2μmg (2)