高中物理力学题，求思路和答案

Question

质量M=4kg的木板长L=4m,静止在光滑的水平面上，其水平上表面左端静置一个质量m=2kg的小滑块（可视为质点），小滑块与木板间动摩擦因数μ=0.2。从某时刻开始用水平力F=10N一直向右拉滑块，使滑块从木板上掉下来。g取10m/s2。（注，不能用相对参考系求解）。求①该过程木板的位移。②滑块离开木板时的速度。③若在F=10N的情况下，能使小滑块恰好能从木板上掉下来，求此作用的最短时间。

Answer 1

（1）滑块加速度a1=F/m-ug=3m/s2,木板的加速度a2=umg/M=1m/s2
两者都以初速度为0加速度大小不同向右作匀加速直线运动，设经历时间t,滑块脱离木板。
选地面为参照物：滑块的位移S1=1/2a1t^2=1.5t^2,木板的位移S2=1/2a2t^2=0.5t^2
则：S1-S2=t^2=4,t=2s
木板的位移S2=0.5t^2=2m

（2）滑块的位移S1=1.5t^2=6m
根据公式v^2=2a1S1=2*3*6=36
解得v=6m/s

（3）如果F作用一段时间后，滑块脱离木板时的速度刚好与木板速度相等，这个时间最短，设这个时间为t',整个运动分为两个过程。
第一过程：滑块加速度a1=3m/s2,木板加速度a2=1m/s2
在F撤去瞬间滑块速度v1=a1t'=3t' (1)
木板速度v2=t' (2)
两者之间的位移差S=t'^2,即滑块在木板上滑动的距离。
第二过程，F撤去后，整个系统不受外力，满足动量守恒,设滑块脱离木板时两者速度为vt
则：mv1+Mv2=(m+M)vt (3)
此过程滑块在木板上移动的距离S'=L-t'^2 (4)
根据能量守恒,摩擦力做的功消耗掉系统的动能。
umgS'=1/2mv1^2+1/2Mv2^2-1/2(m+M)vt^2 (5)
联立（1）（2）（3）（4）（5）解得t'^2=2.4,开方后t'≈1.55s

对于第3问再提供另外一种简便的解法：
同样设F作用时间t'后，滑块脱离木板时的速度刚好与木板速度相等。
那么F对于整个系统的冲量为：I=Ft=10t=(M+m)vt
解得vt=5t'/3
F撤离瞬间滑块的位移s=1.5t'^2
根据做功的定义，F是作用在滑块上的，滑块的位移就是F做功的有效位移，那么F对于整个系统提供的能量为：E=FS=15t'^2
整个系统由摩擦力做功消耗掉的能量为：E'=umgL=16J
根据能量守恒列方程：E=E'+1/2(M+m)vt^2
代入数据得：15t'^2=16+25t'^2/3
解得t'^2=2.4,t'≈1.55s
这样解一步可以到位，不用分两个过程分别计算、分析。

Answer 2

同学，要想学好高中物理，首先要从总结物理模型入手，只要把几种常见的物理模型力的分析总结出来。任何力学题都难不到你

追问

帮忙解解这个题呗。

Answer 3

题呢。没有图片