如图所示,质量为M的木板可沿倾角为θ的光滑斜面下滑,木板上站着

如图所示,质量为M的木板可沿倾角为θ的光滑斜面下滑,木板上站着一个质量为m的人,问:

(1)为了保持木板与斜面相对静止,人运动的加速度是多少?

(2)为了保持人与斜面相对静止,木板运动的加速度是多少?

答案

(1)a= (方向:沿斜面向下)

(2)a=(方向:沿斜面向下)

解析:这是一道由人(m)和木板(M)组成的连接体问题,且各个个体的加速度不相同,用整体法更简便.

对人和木板整体受力分析如图:

由牛顿第二定律有:

∑F=(M+m)gsinθ=M·a+ma

(1)因为a=0,则a=(方向沿斜面向下).

(2)因为a=0,则a=(方向沿斜面向下).

当然本题亦可用隔离法,如下.

(1)现分别对人和木板应用牛顿第二定律得

对木板:Mgsinθ=F

对人:mgsinθ+F=ma(a为人对斜面的加速度)

解得:a=gsinθ,方向沿斜面向下.

(2)现分别对人和木板应用牛顿第二定律,设木板对斜面的加速度为a,则:

对人:mgsinθ=F

对木板:Mgsinθ+F=Ma

解得a=gsinθ,方向沿斜面向下.即人相对木板向上加速跑动,而木板沿斜面向下滑动,所以人相对斜面静止不动.


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