Question

如图1所示，在倾角α=60°的斜面上放一个质量m的物体，用k=100N/m的轻弹簧平行斜面吊着．发现物体放在PQ间任何位置恰好都处于静止状态，测得AP=22cm，AQ=8cm，则物体与斜面间的最大静摩擦力等于多少？

Answer 1

物体位于Q点时，弹簧必处于压缩状态，对物体的弹簧TQ沿斜面向下；物体位于P点时，弹簧已处于拉伸状态，对物体的弹力T_p沿斜面向上．P，Q两点是物体静止于斜面上的临界位置，此时斜面对物体的静摩擦力都达到最大值f_m，其方向分别沿斜面向下和向上．

【解】 作出物体在P、Q两位置时的受力图（图2），设弹簧原长为L₀，则物体在Q和P两处的压缩量和伸长量分别为
x₁=L₀-AQ，x₂=AP-L₀．
　　根据胡克定律和物体沿斜面方向的力平衡条件可知：
kx₁ =k（L₀-AQ）=f_m - mgsinα，
kx₂ =k（AP-L₀）="fm" + mgsinα．
　　联立两式得

【说明】 题中最大静摩擦力就是根据物体的平衡条件确定的，所以画出P、Q两位置上物体的受力图是至关重要的．