动量守恒(三)“木板—滑块”模型例题:如图所示,质量为M的长木板B原来静止在光滑的水平面上,另一质量为m的物块A以水平初速度v0滑上长木板,物块与长木板间的动摩擦因数为μ
求:⑴如果A不会从B的另一端滑下,则A、B最终速度是多少
⑵要保证A不滑下,长木板至少要有多长
解析:小物块在摩擦力的作用下做匀减速运动,长木板做匀加速运动,至A、B速度相等,A、B一起沿水平面做匀速直线运动
⑴由动量守恒定律,⑵对m:①对M:②①②联立可得③其中为相对位移,用d表示若使A不滑下长木板,则木板长度L≥相对位移d结论:系统损失的机械能等于因摩擦而产生的内能,且等于摩擦力与两物体相对位移的乘积
即Q=ΔE系统=fS相这个结论可直接使用
练习题:1、(多选)如图所示,一足够长的木板静止在光滑水平面上,一物块静止在木板上,木板和物块间有摩擦.现用水平力向右拉木板,当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时,撤掉拉力,此后木板和物块相对于水平面的运动情况为().A.物块先向左运动,再向右运动B.物块向右运动,速度逐渐增大,直到做匀速运动C.木板向右运动,速度逐渐变小,直到做匀速运动D.木板和物块的速度都逐渐变小,直到为零2、如图所示,在光滑水平面上,有一质量为M=3kg的薄板和质量为m=1kg的物块,均以v=4m/s的速度朝相反方向运动,它们之间存在摩擦,薄板足够长,某时刻观察到物块正在做加速运动,则该时刻木板的速度可能是()A.3
0m/sB.2
4m/sC.2
8m/sD.1
8m/s3、一质量为m、两端有挡板的小车静止在光滑水平面上,两挡板间距离为1
1m,在小车正中放一质量为m、长度为0
1m的物块,物块与小车间动摩擦因数μ=0
现给物块一个水平向右的瞬时冲量,使物块获得v0=6m/s的水平初速度
物块与挡板碰撞时间极短且无能量损失
求:⑴小车获得的最终速度;⑵物块相对小车滑