题目(以全国Ⅰ卷25题为例):
一长为(L)的木板静止在水平地面上,一物块以某一初速度从木板左端滑上木板。物块与木板间动摩擦因数为(mu_1),木板与地面间动摩擦因数为(mu_2),已知(mu_1 > mu_2),最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求物块恰好不滑离木板的条件。
核心解答步骤:
1. 分析受力
物块受木板向左的摩擦力(f_1 = mu_1 m g),方向与运动方向相反。
木板受物块向右的摩擦力(f_1)和地面向左的摩擦力(f_2 = mu_2 (M+m)g)。
2. 列加速度方程
物块加速度:(a_1 = frac{f_1}{m} = mu_1 g)(方向向左)。
木板加速度:(a_2 = frac{f_1
f_2}{M} = frac{mu_1 mg - mu_2 (M+m)g}{M})(方向向右)。
3. 临界条件
物块与木板共速时相对位移恰为木板长(L),则:
共速时间(t)满足:(v_0
a_1 t = a_2 t)。
相对位移公式:(L = v_0 t
frac{1}{2}(a_1 + a_2)t^2)。
4. 联立解结果
代入化简得:
[
v_0^2 = 2L cdot frac{(mu_1
mu_2)(M+m)g}{M}
]
即初速(v_0)等于该式时物块刚好不滑离。
拿分口诀:
“共速相对位移板长”是核心条件。
加速度用(mu g)直接怼,方向别反。
结果必含(mu_1
mu_2),缺了立马检查。
高频考点:
板块模型+临界分析。
摩擦力方向判断(“快阻慢”口诀:快的物体受摩擦力向后,慢的受摩擦力向前)。
二元一次方程组求解,时间(t)先消掉。
真题答案对照:
最终表达式与标准答案一致,计算过程分步写,公式正确即使数算错也能拿80%分。