July 24, 2022
考试

一道看似简单的动量题.

如图所示,一高h=1.25m、质量$m_b=2kg$的木块B,在一水平向右的恒力F=3N作用下,在水平地面上向右运动。现将一质量$m_a=1kg$(可视为质点)的小滑块A轻轻静置(相对地面的速度为零)于木块B上距B左端b=1.00m的水平面上,一段时间后A从B上滑落,A刚离开B的时刻,B向右运动的距离$x_0=1.5m$,已知A与B间的动摩擦因数,B与水平地面间的动摩擦因数均为μ=0.10,$g=10m/s^2$(结果均保留2位有效数字)。 说明: 这是一个看似简单的题目,但是大多数学生都不能完全作对,分析来分析去, 第一、我们对动量的直觉不够敏感,把那种对相等力的冲量直觉变成准确的直觉。 第二担心自己的计算力,这需要隔三差五就练习一遍,并没有所谓的天才都是孰能生巧,聪明的人会敢于挑战,不聪明的直接放弃。 解析过程 简单的分析a、b的受力可以得到各自的加速度,然后用加速和时间去算,发现有太多未知量,只能放弃。 $u(m_a+m_b)g=3N$ $0.1(1kg+2kg)10m/s^2=3N$ 当a放到b上,b的摩擦力始终和恒力大小相等方向相反,所以恒力对b速度的影响不变。 所以ab相对滑动的过程整体动量守恒,这样就可以降低难度了。 数据: $m_a=1kg $、$x_0=1.5m$ 、 μ=0.10 、b=1m、 F=3N、 $x_0=1.5m$ 假设: $v_0$是b的碰撞的初始速度 ,$v_b$是ab分离时b的速度。$x_a$是a相对于地面的位移,$x_0=1.5m$是b相对于地面的位移 a的方程式 $m_b v_0=m_b v_b+ m_a v_a$ …… ① $um_agx_a=\frac{1}{2}m_av_a^2$ ……② $um_agx_0=\frac{1}{2}m_bv_0^2-\frac{1}{2}m_bv_b^2$ …..③ $x_a=x_0-b$ …….④ 方程列好后,别着急计算,检查一遍,看看字母有没有带错,数据有没有问题,各个物理量之间的关系对不对,我就理解错了$x_a$的意思,浪费了很多时间。 然后找最容易下手的地方去计算。 先从$x_a=x_0-b$ ,这里下手,发现$x_a=0.5m$ 带入方程②,得到$um_agx_a=\frac{1}{2}m_av_a^2$ ,$0.1\times10

Read More »