Question

如圖所示，一輛長(zhǎng)L=2m、高h(yuǎn)=0.8m、質(zhì)量為M=12kg的平頂車，車頂光滑，在牽引力為零時(shí)，仍在向前運(yùn)動(dòng)，車與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.3．當(dāng)車速為v₀=7m/s時(shí)，把一個(gè)質(zhì)量為m=1kg的物塊（視為質(zhì)點(diǎn)）輕輕放在車頂?shù)那岸耍畣栁飰K落地時(shí)，落地點(diǎn)距車前端多遠(yuǎn)？（取g=10m/s²．）

Answer 1

解：由于m與M無摩擦，所以開始物塊m在車上靜止，離開車后做自由落體運(yùn)動(dòng)，放上m后地面對(duì)M的摩擦力F₁=μ（m+M）g，則M的加速度a₁==3.25 m/s²-------①
m離開M前，M做減速運(yùn)動(dòng)，位移s₁=L，設(shè)m即將落地時(shí)車速度為v，則由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式
v₀²-v²=2a₁L，得
v═6 m/s
物塊m下落時(shí)間
t==s=0.4 s
m離開M后，M的加速度
a₂═μg=3 m/s²
在0.4 s內(nèi)車前進(jìn)的距離
s₂=v t-a₂t²=2.16 m
所以，物體落地點(diǎn)離車前端距離
s=s₂+L=2.16 m+2 m=4.16 m．
故物塊落地時(shí)，落地點(diǎn)距車前端4.16m．
分析：物塊在平頂車上和不在平頂車上時(shí)，平頂車都做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，分別求出兩種情況下勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度，以及求出物塊離開平頂車做自由落體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物塊落地時(shí)，落地點(diǎn)距車前端的距離．
點(diǎn)評(píng)：解決本題的關(guān)鍵理清平頂車的運(yùn)動(dòng)過程，以及知道物塊做自由落體運(yùn)動(dòng)，靈活運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求解．