Question

（10分）如图所示，将小砝码置于桌面上的薄纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出，砝码的移动很小，几乎观察不到，这就是大家熟悉的惯性演示实验。若砝码和纸板的质量分别为m₁和m₂，各接触面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g。

（1）当纸板相对砝码运动时，求纸板所受摩擦力的大小；
（2）要使纸板相对砝码运动，求所需拉力的大小；
（3）本实验中，m₁ =0.5kg，m₂ =0.1kg，μ=0.2，砝码与纸板左端的距离d=0.1m，取g ="10" m/ s²。若砝码移动的距离超过l ="0.002" m，人眼就能感知。为确保实验成功，纸板所需的拉力至少多大?

Answer 1

(1) (2)F>(3)F=22.4N

试题分析：（1）砝码对纸板的摩擦力为，桌面对纸板的摩擦力如图所示，
所以纸板受到的摩擦力
（2）设砝码的加速度为，由牛顿第二定律
纸板的加速度为，由牛顿第二定律
两物体发生相对运动，则解得
（3）纸板抽出前，砝码运动的距离
纸板运动的距离为
纸板抽出前，砝码在桌面上运动的距离
由物体的位移关系知砝码移动的距离超过l=x₁+x₂
由题意知，
解得
将m₁ =0.5kg，m₂ =0.1kg，μ=0.2，砝码与纸板左端的距离d=0.1m代入上式得F=22.4N