Question

一道高一物理的机械能守恒的题目，谢谢

AB为半径R＝0.8 m的1/4光滑圆弧轨道，下端B恰与小车右端平滑对接．小车质量M＝3 kg，车长L＝2.06 m，车上表面距地面的高度h＝0.2 m．现有一质量m＝1 kg的滑块，由轨道顶端无初速释放，滑到B端后冲上小车．已知地面光滑，滑块与小车上表面间的动摩擦因数μ＝0.3，当车运行了1.5 s时，车被地面装置锁定．(g＝10 m/s2)试求：
(1)滑块到达B端时，轨道对它支持力的大小；
(2)车被锁定时，车右端距轨道B端的距离；
(3)从车开始运动到被锁定的过程中，滑块与车面间由于摩擦而产生的内能大小；
(4)滑块落地点离车左端的水平距离．
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其中，答案(2)
当滑块滑上小车后，由牛顿第二定律，得
对滑块有：－μmg＝ma1
对小车有：μmg＝Ma2
设经时间t两者达到共同速度，则有：v＋a1t＝a2t
解得t＝1 s．由于1 s＜1.5 s，此时小车还未被锁定，两者的共同速度：v′＝a2t＝1 m/s
因此，车被锁定时，车右端距轨道B端的距离：x＝12a2t2＋v′t′＝1 m.
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不理解对小车的作用
“对小车有：μmg＝Ma2”
我认为a2是整体的加速度，整体运动直到车被锁定。如果将小车与滑块看做一个整体的话，加速度应该是μmg＝(M+m)a2
为何把小车与滑块分开看？

求解答，谢谢~！
补图

Answer 1

呃,说句实话10分有点少(以下单位采用标准单位)
1、mgh=0.5mv^2,，h=r,向心力F=(mv^2)/r=2mgh/r=2mg,支持力=F+G=2mg+mg=30
2、先判断锁定时的状态,假设两者速度相同
mv=(m+M)v1,v1=1，摩擦力f=μmg=3，t=（v-v1）/（f/mg）=1<1.5，相对位置s=vt-0.5a1t^2-0.5a2（t^2）=2<2.06
S=0.5a2（t^2）+0.5v1=1
3、能量守恒mgh-(m+M)v1^2=4
4、!@#$%^&*
没事搞个2.06米长小车，靠
t2=[2（L-2）/a1]^2=0.2，v2=v1-a1t2=0.4，t1=（2h/g）^2=0.2，S=0.2*0.4=0.08

为什么不能看成是一体的这个问题，用反证法就是：你要是看成一体(M+m) 那么和直接一个质量为(M+m)的物体在摩擦系数为X的表面上移动有什么区别？所以这么看是不对的。
正面说就是，摩擦力的计算是以压力的大小乘以摩擦系数，这里面的压力是来自于滑块，所以摩擦力是作用于滑块的，当然小车也受到一个力，根据牛三定律，这个力和滑块的摩擦力大小相等，方向相反。两个力的方向都不相同，怎么可能把两个物体看作一个整体？
你就把小车像成地球，你见过谁用摩擦力的时候连地球一起看成一个整体的？

Answer 2

额，我是这么理解的。当滑块到达B点时已经具有速度，但此时小车速度为0。当滑上小车时，滑块受到向后的摩擦力与速度方向相反，减速运动；小车因相互作用力受到向前的摩擦力，加速运动。等到二者速度一样时无相对摩擦，也就没有摩擦力，二者开始作匀速运动。车被锁定后，滑块又受到摩擦力慢慢静止（我不知道我分析的对不对）。至于你说a2是整体的加速度，肯定不对。整体法只适用于加速度一样的物体，加速度不同时只能用隔离法。就像做传送带问题时，就从来都没有用过整体法，我自认为这道题跟传送带问题在力的分析角度有相似的地方。恩，我也不知道你懂没懂，就酱~

Answer 3

(1)由滑快在轨道处AB时由机械能守恒得
mgR=mVb^2/2
解得Vb=4m/s
由圆周运动知识可得
Fn-mg=mVb^2/R
解得支持力得30N

Answer 4

这道题因为小车和滑块之间有摩擦力，还有相对运动，所以必须把小车和滑块分开计算。摩擦力对滑块起到减速作用，对小车是加速作用。只有当摩擦力使二者速度相等时，二者相对静止，才能作为一个整体看。因为小车和地面之间没有摩擦，如果作为整体，那么你所列的公式左边的摩擦系数应该是这个整体与外界之间的摩擦系数，但是如题，他们与外界是没有摩擦的。

Answer 5

有相对滑动，不能整体法

Answer 6

这就要涉及到整体中个组成部分了。 因为小车受到的合外力力是滑块对小车的摩擦力μmg
所以小车的加速度Ma2＝μmg了。用整体法的前提是这几个物体有相同的加速度(或者都处于平衡状态），而上面这种情况还没有到达共同速度，等你学了动量守恒你会更加清楚的。