Question

如圖所示，有一長度為x=1.0m、質量為M=10Kg的平板小車，靜止在光滑的水平面上，在小車的左端放置一質量為m=4.0Kg的小物塊，物塊與小車之間的動摩擦因數為μ=0.25，要使物塊在t=2.0s內運動到小車的右端，則施加在小物塊上的水平向右的拉力大小應為多少？（g=10m/s²）

Answer 1

分析：以小車為研究對象，由牛頓第二定律求出加速度，根據勻加速直線運動位移時間公式求出小車的位移，以物塊為研究對象，由牛頓第二定律求出物塊的加速度，根據勻加速直線運動位移時間公式求出物塊的位移，兩者運動時間相等且位移之差為車長x，根據位移列方程即可求解．

解答：解：小車和物塊的運動情況如圖所示，在物塊運動到小車右端的過程中，
小車發生的位移為x₁，物塊發生的位移為x₂，取向右為正，
以小車為研究對象，由牛頓第二定律得：
μmg=Ma₁①
由勻變速運動的公式得：
x1=

1

2

a1t2②
以物塊為研究對象，由牛頓第二定律得：
F-μmg=ma₂③
由勻變速運動的公式得：
x2=

1

2

a2t2④
由題意得：
x₂-x₁=x⑤
由①②③④⑤帶入數據得：F=16N
答：施加在小物塊上的水平向右的拉力大小應為16N．

點評：本題是木塊在小車滑動的類型，采用隔離法進行研究，要正確分析物體的受力情況，關鍵要抓住位移之間的關系，運用運動學公式和牛頓第二定律結合進行求解．