Question

高一物理牛顿第二定律问题

质量M=1.2吨的汽车,载着质量为m=1吨的重物,重物与车厢地面的动摩擦因数为μ=0.2，汽车所受阻力（这是地面给的）为车重的0.01倍，汽车在水平公路上由静止匀加速开动，由于开动时加速度较大，开动2s后重物由车尾滑下，已知重物原来距车尾的距离为L=2m,汽车的牵引力不变，求：

（1）重物离开车尾时重物的速度
（2）重物离开车尾时汽车的速度
（3）这段时间内汽车的牵引力
要有详细的步骤和讲解
我算的重物加速度是0.2m/s^2 小车加速度是1.2m/s^2 我算的(1)0.4m/s (2)2.4m/s (3)5100N

Answer 1

重物受到向前的摩擦力，有向前的加速度，μmg=ma，则重物的加速度a=μg=2m/s^2
设汽车加速度为a'。则以汽车为参考系，重物初速度为零，相对加速度是a'-2，方向向后。则L=0.5(a'-2)*2^2，解得a'=3m/s^2。这是汽车的加速度。
重物离开车尾时的速度v=at=4m/s，方向向前
此时刻汽车的速度v'=a't=6m/s
设汽车牵引力F，摩擦力f=μ(M+m)g=0.01*2200*10=220N。与重物的摩擦力是f'=μmg=0.2*1000*10=2000N。F-220-2000=Ma=3600，则F=5820N
即汽车牵引力5820N
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追问

“以汽车为参考系，重物初速度为零，相对加速度是a'-2，方向向后。”这个地方不明白

追答

汽车初速度是零，加速度是向前的a'
重物初速度是零，加速度是向前的2，此处a'＞2
那么以汽车为参考系，重物的初速度是0，相对加速度a'-2（向后），这是相对运动的概念。

当然此处也可以不以汽车为参考系，算起来稍微麻烦点。
在2s的时间，汽车向前的位移0.5at^2=0.5*a‘*4=2a'
重物向前位移s=0.5at^2=0.5*2*4=4m

重物由车尾滑下，则2a'-4=L=2，则a'=3m/s^2