解题思路:因为水平面光滑,当金属块滑到平板车上后,金属块和平板车组成的系统动量守恒,根据t0时刻金属块和平板车的速度大小,由动量守恒定律可以推出金属块和平板车的质量比;金属块没有滑离平板车,则是终速度和平板车一样,根据动量守恒可以求出平板车的最终速度;金属块在平板车上滑动过程中只有金属块受到重力、支持力和摩擦力作用,摩擦力的冲量等于金属块的动量变化,所以可以求出金属块与平板车间的动摩擦因数.
(1)以平板车和小金属块为研究对象,由平板车和小金属块组成的系统不受外力,所以动量守恒.
根据两物体运动的速度时间图象,可以看出t0时刻m和M的速度分别为
v0
2、
v0
3,
根据动量守恒定律有:mv0=m
v0
2+M
v0
3 ①
由①式解得:[m/M=
2
3] ②
(2)设小金属块与平板车最后的共同速度为v,由动量守恒定律:
mv0=(M+m)v ③
由②和③可以解得:v=
2
5v0
(3)从开始到t0得对金属块使用动量定理取速度方向为正方向有:
−μmgt0=m
v0
2−mv0
解得μ=
v0
2gt0
答:(1)小金属块与平板车的质量之比[m/M]=[2/3]
(2)若小金属块没滑离平板车,则平板车的最终终速度为为
2v0
5
(3)小金属块与平板车上表面间的动摩擦因数μ=
v0
2gt0.
点评:
本题考点: 动量守恒定律;牛顿第二定律;动量定理.
考点点评: 掌握动量守恒条件和动量定理是解决本题的关键,会根据图象读出金属块做匀减速直线运动,平板车做匀加速直线运动.