Question

16．如图所示，用大小为F=6牛的拉力作用在滑轮上，恰能使物体沿水平面作匀速直线运动，求
（1）物体所受滑动摩擦力；
（2）若物体在2秒内运动了8米，求拉力F所做的功和功率．

Answer 1

分析 虽然图中的滑轮是动滑轮，但由于拉力作用在动滑轮的挂钩上，拉力并不等于摩擦力的一半．
（1）对动滑轮进行受力分析，有2段绳子向左的拉力2F′和作用在挂钩上的拉力F；因做匀速运动，故有F=2F′．对物体进行受力分析，受向左的滑动摩擦力f和绳子的拉力F′，因做匀速运动，故有F′=f．综合可知，摩擦力f=$\frac{1}{2}$F．
（2）根据前面分析可知，拉力作用在动滑轮挂钩上时，费一倍的力必然省一半的距离，所以拉力移动距离为物体移动距离的二分之一；拉力做的功可用W=Fs求出，功率可用P=$\frac{W}{t}$求出．

解答 解：（1）动滑轮和物体的受力情况（同一根绳子上的拉力大小相等），如图所示

对动滑轮进行受力分析，有2段绳子向左的拉力2F′和作用在挂钩上的拉力F；
因动滑轮做匀速运动，故有F=2F′①
对物体进行受力分析，受向左的滑动摩擦力f和绳子的拉力F′；
因物体做匀速运动，故有F′=f   ②
由①②可得，拉力F=2f．
所以物体所受滑动摩擦力f=$\frac{1}{2}$F=$\frac{1}{2}$×6N=3N．
（2）根据前面分析可知，拉力作用在动滑轮挂钩上时，费一倍的力必然省一半的距离，
所以拉力移动距离为物体移动距离的二分之一，即s=$\frac{1}{2}$s_物=$\frac{1}{2}$×8m=4m；
拉力F所做的功：W=Fs=6N×4m=24J，
拉力F做功的功率：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{24J}{2s}$=12W
答：（1）物体所受滑动摩擦力为3N；
（2）若物体在2秒内运动了8米，拉力F所做的功为24J，功率为12W．

点评 本题考查了摩擦力、功、功率的计算；由于拉力作用在动滑轮的挂钩上，此时动滑轮费力省距离，与拉力作用在绳端的情况不同，需要特别注意．