解题思路:(1)对滑块和长木板进行受力分析,根据牛顿第二定律求出加速度,根据速度公式求出速度相等时的时间,再求出这段时间内两者的位移,则两者的位移差即为小滑块相对于长木板滑行的距离;
(2)若长木板与水平面间有摩擦,根据牛顿第二定律求出加速度,当二者同速时,长木板速度达到最大,此后若二者相对静止,再根据牛顿第二定律求出共同加速度,从而求出一起运动到速度为零时的位移,进而即可求解总位移.
(1)滑块受向左的摩擦力向右匀减速,f1=μ1mg=ma1
代入数据得:a1=4m/s2
长木板受到滑块向右的摩擦力为:f1′=μ1mg=Ma2
代入数据得:a2=4m/s2
向右匀加速,当二者同速时,有:v=v0-a1t=a2t
解得:t1=0.15s,v=0.6m/s
同速时滑块位移为:x1=
v0+v
2t=0.135m,
长木板位移为:x1=[v/2]t=0.045m,
则滑块相对木板滑行距离为:x=x1-x2=0.09m
(2)滑块受向左的摩擦力向右减速,有:f1=μ1mg=ma1
得:a1=4m/s2
长木板受到滑块向右的摩擦力f1′=μ1mg和地面向左的摩擦力f2=μ2(m+M)g,
向右加速,有:f1′-f2=Ma2,
得:a2=2m/s2
当二者同速时,长木板速度达到最大,v=v0-a1t1=a2t1
解得:t1=0.2s,v=0.4m/s
同速时滑块位移为:x1=
v0+v
2t1=0.16m,
此后若二者相对静止,有:f2=μ2(m+M)g=(m+M)a
得:a=1m/s2<a1=4m/s2,
所以二者将一起以a=1m/s2匀减速运动直到停止,
x2=
v2
2a=0.08m
则滑块总位移为:x=x1+x2=0.24m
答:(1)小滑块相对于长木板滑行的距离为0.09m;
(2)小滑块的位移为0.24m.
点评:
本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与时间的关系;匀变速直线运动的位移与时间的关系.
考点点评: 解决本题的关键理清小物块和小车的运动的情况,结合牛顿第二定律和运动学公式灵活求解,难度适中.