Question

13．如图所示，有一个重量为20N的小物体放在斜面上，斜面底边长AB=40cm，高BC=30cm，物体与斜面之间的动摩擦因数为μ=0.5，物体在一沿斜面向上的力F的作用下刚好处于静止状态（最大静摩擦力等于滑动摩擦力），现将力F顺时针转动至水平向右并保持不变，求此时物体与斜面之间的摩擦力．

Answer 1

分析 物体在一沿斜面向上的力F的作用下刚好处于静止状态，对物体受力分析，受拉力、重力、支持力和静摩擦力，静摩擦力可以平行斜面向上，也可能平行斜面向下，根据平衡条件列式求解拉力的大小；改为水平力后，再次受力分析，根据平衡条件并结合正交分解法列式求解．

解答 解：情况一：
当力F沿斜面向上，物体恰好不向上滑动时对物体受力分析，有F=Gsin θ+μGcos θ，
由几何关系得：sin θ=0.6，cos θ=0.8，F=20 N；
力F顺时针转动至水平向右时物体受力如图所示，
根据平衡条件得，Fcos θ+f-Gsin θ=0，
解得f=Gsin θ-Fcos θ=20×0.6 N-20×0.8 N=-4 N，负号表示方向沿斜面向下．
情况二：
当力F沿斜面向上，物体恰好不向下滑动时，对物体受力分析，有F=Gsin θ-μGcos θ=4 N；力F顺时针转动至水平向右时，有Fcos θ+f-Gsin θ=0，解得，f=8.8 N，方向沿斜面向上．
答：将力F顺时针转动至水平向右并保持不变，此时物体与斜面之间的摩擦力大小为4 N或8.8 N．

点评 本题是力平衡问题，关键是多次受力分析并结合正交分解法列式求解；
平衡的临界问题：由某种物理现象变化为另一种物理现象或由某种物理状态变化为另一种物理状态时，发生转折的状态叫临界状态，临界状态可以理解为“恰好出现”或“恰好不出现”某种现象的状态．平衡物体的临界状态是指物体所处的平衡状态将要发生变化的状态．往往 利用“恰好出现”或“恰好不出现”的条件．