题目内容
【题目】在研究摩擦力特点的实验中,将木块放在水平长木板上,如图甲所示,用力沿水平方向拉木块,拉力从0开始逐渐增大,分别用力传感器采集拉力F和木块所受到的摩擦力Ff , 并用计算机绘制出摩擦力Ff随拉力F的变化图象,如图乙所示.已知木块质量m=0.78kg.
(1)求木块与长木板间的最大静摩擦力Ffm和木块与长木板间的动摩擦因数;
(2)如图丙,木块在与水平方向成37°角斜向右上方的恒定拉力F1作用下,以a=2m/s2的加速度从静止开始在长木板上做匀变速直线运动,如图丙所示.拉力F1大小应为多大?(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(3)木块在(2)问中的恒定拉力F1作用下,从A点由静止开始运动一段时间后,撤去拉力F1 , 木块继续沿直线运动到B点,已知AB间长度x=6m,求拉力F1作用的最短时间t0 .
【答案】
(1)解:由图乙可得,最大静摩擦力Ffm=3.12N;
开始运动后,由图滑动摩擦力Ff=3.12N
则Ff=FN
而FN=mg
解得=0.4
答:木块与长木板间的最大静摩擦力3.12N,木块与长木板间的动摩擦因数0.4;
(2)解:根据矢量的合成法则,结合牛顿第二定律,
那么水平方向:F1cosθ﹣Ff=ma
F1sinθ+FN﹣mg=0
解得:F1= =4.5N
答:拉力F1大小应为4.5N;
(3)解:要F1作用时间最短,则木块到达B点时速度减为零.
F1后作用时木块加速度为a,撤去F1后木块加速度为a1,
则有mg=ma1
解得:a1=g=4m/s2
设撤去F1时木块的速度为vm
则x= =
解得:vm=4m/s
由t0=
答:拉力F1作用的最短时间2s.
【解析】本题主要考查滑动摩擦力、利用牛顿第二定律解决问题以及运用运动学公式进行的有关计算,对物体进行正确的受力分析是关键,以及分析物体的运动过程,属于基础题.
【考点精析】解答此题的关键在于理解滑动摩擦力的相关知识,掌握滑动摩擦力:利用公式f=μF N 进行计算,其中FN 是物体的正压力,不一定等于物体的重力,甚至可能和重力无关.或者根据物体的运动状态,利用平衡条件或牛顿定律来求解,以及对静摩擦力的理解,了解静摩擦力:静摩擦力大小可在0与fmax 之间变化,一般应根据物体的运动状态由平衡条件或牛顿定律来求解.