Question

4．在研究摩擦力特點的實驗中，將木塊放在水平長木板上，如圖甲所示，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受到的摩擦力，并用計算機繪制出摩擦力f隨拉力F的變化圖象，如圖乙所示．已知木塊質(zhì)量為0.78kg，取g=10m/s²．

（1）求木塊與長木板間最大靜摩擦力大��；
（2）求木塊與長木板間的動摩擦因數(shù)；
（3）若在平行于木板的恒定拉力F作用下，木塊以a=2.0m/s²的加速度從靜止開始做勻變速直線運動，求拉力F應(yīng)為多大？

Answer 1

分析 （1）分析摩擦力F_f隨拉力F的變化圖象，根據(jù)長木板的狀態(tài)確定木塊與長木板間的摩擦力的性質(zhì)．
（2）根據(jù)滑動摩擦力公式求出塊與長木板間的動摩擦因數(shù)μ；
（3）分析物體的受力情況，由牛頓第二定律可求得拉力的大小．

解答 解：（1）用力沿水平方向拉長木板，拉力從0開始逐漸增大．剛開始長木板處于靜止?fàn)顟B(tài)，長木板受拉力和木塊對長木板間的靜摩擦力，當(dāng)拉力達(dá)到4N時，開始發(fā)生相對滑動，木塊與長木板間產(chǎn)生了滑動摩擦力．由圖可知木塊與長木板間的最大靜摩擦力F_fm為4N．
（2）由圖可知木塊與長木板間的滑動摩擦力F_f為3.12N．根據(jù)滑動摩擦力公式得：
F_f=μN=μmg
解得：μ=$\frac{3.12}{0.78×10}$=0.4；
（3）由牛頓第二定律F-F_f=ma得：
F=F_f+ma=3.12+0.78×2=4.68（N）
答：（1）最大靜摩擦力為4N；
（2）木塊與長木板間的動摩擦因數(shù)為0.4；
（3）拉力F應(yīng)為4.68N．

點評 本題主要考查了牛頓第二定律的應(yīng)用，要知道靜止?fàn)顟B(tài)和勻速直線運動狀態(tài)都屬于平衡狀態(tài)，此時物體受力平衡．同時明確物體所受滑動摩擦力與接觸面所受壓力成正比．