【木块一定会翻倒吗？】华容道木块版

时间：2019-01-30 03:40:54　来源：雅意学习网本文已影响人

　　笔者在好几本教辅资料上都见到有这样一道题：　　题目如图1所示：一木块在小车上同小车一起做匀速直线运动，当小车遇到一障碍物停下的瞬间，则：(假设小车碰后不反弹)
　　(1)如果小车上表面粗糙，则木块将如何运动?
　　(2)如果小车上表面光滑，则木块将如何运动?�
　　所提供的参考答案为：(1)木块翻倒：(2)木块匀速运动。
　　笔者觉得提供的答案很是值得商榷，若接触面光滑，木块在水平方向不受外力，故仍保持匀速。但是当接触面粗糙时,情况将会很复杂。下面就接触面粗糙的情况对此问题进行讨论分析。
　　当小车遇到一障碍物停下的瞬间，小车做减速运动，设木块长为2l，高为2h，与小车接触面的动摩擦因数为μ。小车遇到障碍物停止时的加速度大小为a，方向向左，此时若取地面为参考系来研究木块的运动显然较为复杂，现以小车为参考系，则木块的受力情况为重力mg、摩擦力f、支持力N和惯性力ma，设最大静摩擦力fM=μmg，如图2所示。�
　　木块发生滑动的条件为：
　　
　　木块要发生翻滚，由力矩知识可知，需满足的条件为：mah≥mgl，即：a≥gl/h。(2)
　　木块的运动情况究竟怎样?需进一步讨论：
　　(1)若满足μg＞gl/h，即：μ＞l/h。
　　
　　由上述讨论可知：木块的运动情况是很复杂的，和a、μ和l/h均有关，特别是在题中没有具体给出μ、l和h关系的情况下，答案显然是不能确定的。
　　在我们平时的生活和生产中，常常会不自觉地在应用着这里的道理。如在运送货物过程中，为了避免车辆起动和刹车时出现货物倾倒，常常把货物平放，降低其重心。在我们教学过程中，例如在演示惯性现象的实验时，常采用小车和滑块模型，让学生观察滑块的倾倒。演示时总是将滑块竖放在小车上，让它的高明显大于其底边长，则很容易出现木块的倾倒。学生在这方面的经验也是很丰富的，如在做抽纸条的实验中，有的同学一会把橡皮平放在纸条上做，一会又把橡皮竖放在纸条上做，从而使橡皮获得不同的运动效果，非常有趣。
　　（栏目编辑罗琬华）
　　
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