分析 (1)利用隔离法,由摩擦力公式求解砝码所受摩擦力的大小;
(2)当纸板刚要相对砝码运动时两者间的静摩擦力达到最大,对砝码,由牛顿第二定律求出临界加速度,再对整体,由牛顿第二定律求解拉力.
(3)分别对砝码和纸板进行受力分析,列运动方程,按纸板抽出前后运动距离的不同列式联立求解.
解答 解:(1)当纸板相对砝码运动时,砝码所受的摩擦力为:f1=μm1g
(2)当纸板刚要相对砝码运动时两者间的静摩擦力达到最大,设砝码和纸板的加速度为a.
对砝码,由牛顿第二定律有:
f1=m1a
对整体,有 F-f1-f2=m2a
解得:F=2μ(m1+m2)g
所以要使纸板相对砝码运动,所需拉力大小至少为2μ(m1+m2)g.
(3)由μm1g=m1a,得 a=μg=2m/s2;
为确保实验成功,即砝码移动的距离不超过 l=0.004m,
纸板抽出时砝码运动的最大距离为:l=$\frac{1}{2}a{t}^{2}$
纸板运动距离:d+l=$\frac{1}{2}a′{t}^{2}$
由上两解得 a′=52m/s2;
由牛顿第二定律得 F-μm1g-μ(m1+m2)g=m2a′
纸板所需的拉力:F=7.5N
答:
(1)砝码所受摩擦力的大小为μm1g;
(2)所需拉力的大小至少为2μ(m1+m2)g;
(3)纸板所需的拉力至少7.5N.
点评 这是连接体的运动问题,应用隔离法分别受力分析,采用隔离法和整体法相结合的方法研究,关键要把握临界条件,明确位移关系.
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A. | A的加速度为$\frac{F}{2m}$ | B. | A的加速度为$\frac{F}{m}$ | C. | B的加速度为$\frac{F}{m}$ | D. | B的加速度为$\frac{F}{2m}$ |
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A. | 不变 | B. | 变小 | C. | 变大 | D. | 不能确定 |
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