解题思路:(1)物块与木板间无摩擦,木板减速,根据牛顿第二定律求解加速度,根据位移时间关系公式列式求解即可;
(2)滑块加速运动的同时木板减速运动,此后一起匀减速知道停止;根据牛顿第二定律求解各段的加速度,然后根据运动学公式列式求解.
(1)木板与水平面之间的动摩擦因数:F=μMg,μ=
F
Mg=
8.0
4.0×10=0.2
若物块与木板间无摩擦,木板运动,木块不运动.
放上木块后木板做匀减速运动,加速度大小:μ(m+M)g-F=Ma,
解得:a=
F−μ(M+m)g
M=
8−0.2(4+1)×10
4=−0.5m/s2
设经过时间t木块从木板上落下,则:L=v0t+
1
2at2
解得:t≈1.2s
(2)若物块与木板间有摩擦,且物块与木板间的动摩擦因数和木板与地面间的动摩擦因数相等,放上木块后,开始,木块做匀加速运动,木板做匀减速运动.
对木板:μ(m+M)g+μmg-F=Ma1,
解得:a2=
F−μmg−μ(m+M)g
M=
8−0.2×1×10−0.2×(1+4)×10
4=−1 m/s2
共速时v=a1t1=v0+a2t1
代入数据解得:t1=
2
3sv=
4
3m/s
接着一起做匀减速直线运动,加速度为:a′=
F−μ(m+M)
M+m=
8−0.2×(1+4)×10
1+4=−0.4m/s2
直到速度为零,停止运动,有:t2=
v
a′=
4
3
0.4=
10
3s
总时间为:t=t1+t2=[2/3+
10
3]=4.0s
答:(1)若物块与木板间无摩擦,物块离开木板所需的时间是1.2s;
(2)若物块与木板间有摩擦,且物块与木板间的动摩擦因数和木板与地面间的动摩擦因数相等,将物块放在木板上后,经过4.0s时间木板停止运动.
点评:
本题考点: 牛顿运动定律的综合应用.
考点点评: 本题关键是分析清楚滑块和木板的运动规律,然后根据牛顿第二定律求解加速度,根据运动学公式分段求解速度、位移和时间,较难.