Question

4．在研究摩擦力特點的實驗中，將木塊放在足夠長的固定的水平長木板上，如圖1所示．用力沿水平方向拉木塊，拉力從0開始逐漸增大，分別用力傳感器采集拉力和木塊所受到的摩擦力，并用計算機繪制出摩擦力F_f隨拉力F變化的圖象，如圖2所示．已知木塊質量為0.78kg，取g=10m/s²，sin37°=0.60，cos37°=0.80．求：

（1）木塊與長木板間的動摩擦因數；
（2）若木塊在與水平方向成θ=37°斜向右上方的恒定拉力F作用下，以a=2.0m/s²的加速度從靜止開始做勻變速直線運動，如圖3所示，則拉力F的大小應為多大？
（3）在（2）中力作用2s后撤去拉力F，木塊還能滑行多遠？

Answer 1

分析 （1）根據圖（b）可以求出木塊所受滑動摩擦力大小，然后根據F_f=F_Nμ可以求出木塊與長木板間的動摩擦因數；
（2）對木塊進行受力分析，根據其運動狀態(tài)根據共點力的平衡條件列方程可正確解答．
（3）由速度公式可求得2s末的速度，再由牛頓第二定律求解撤去拉力后的加速度，由速度和位移公式可求得位移．

解答 解：（1）由圖可知，木塊所受到的滑動摩擦力為：F_f=3.12N
由  F_f=μF_N
得：$μ=\frac{F_f}{F_N}=\frac{F_f}{mg}=\frac{3.12}{0.78×10}=0.4$
（2）根據牛頓運動定律，力的平衡，有：
 Fcosθ-F_f=ma
Fsinθ+F_N=mg            
F_f=μF_N
代入數據解得：F=4.5N
（3）2s末速度為：v=at
撤去拉力F后有：μmg=ma'
由速度和位移公式可得：
0-v²=2（-a'）x   
代入數據解得：x=2m
答：（1）木塊與長木板間的動摩擦因數為0.4；
（2）拉力F的大小應為4.5N；
（3）在（2）中力作用2s后撤去拉力F，木塊還能滑行2m

點評 滑動摩擦力大小跟壓力大小、接觸面粗糙程度有關，跟物體受到的拉力大小、物體的運動速度都沒有關系；正確受力分析，根據運動狀態(tài)列方程求解．