解题思路:为使小物体不从木板上掉下,则小物体不能相对于木板滑动,隔离对小物体分析,求出它的临界加速度,再对整体分析,运用牛顿第二定律求出拉力的最大值.
根据牛顿第二定律分别求出物体和木板的加速度,结合位移公式,抓住位移关系求出物体滑离木板的时间,结合速度时间公式求出物体获得的最大速率.
(1)物块随木板运动的最大加速度为a;
对小物体由牛顿第二定律:μmg=ma
对整体由牛顿第二定律得:Fm=(M+m)a
解得:Fm=(M+m)μg=(3+1)×0.1×10=4N.
(2)当F=10N时,物体的加速度a1=μg=1m/s2,
木板的加速度a2=
F−μmg
M=
10−0.1×10
3=3m/s2,
设经过t时间物体滑离木板,则有:
1
2a2t2−
1
2a1t2=L,
代入数据解得t=1s,
则物体获得的最大速率v=a1t=1×1m/s=1m/s.
答:(1)为使小物体不掉下去,F不能超过4N.
(2)小物体所能获得的最大速率为1m/s.
点评:
本题考点: 牛顿第二定律.
考点点评: 本题是关键先根据隔离法求解最大加速度,然后用整体法求解最大拉力.知道物体滑离木板时的速度最大,理清物体和木板的运动规律,结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解.