题目内容

18.阿牛想测出物块与水平面的动摩擦因数,将一质量m=2kg的物块用弹簧测力计水平匀速拉动,弹簧测力计的示数为4N,如图一所示.请思考:
(1)物块与接触面的动摩擦因数大小为多少?请你猜测动摩擦因数μ可能与哪些因素有关?
(2)阿牛为了深入探究摩擦力,设置了如图二所示的装置,已知物块A质量为1kg,物块B质量为1.2kg.AB间动摩擦因数μ1=0.1,物块B与地面的动摩擦因数μ2=0.2.若弹簧测力计匀速抽出物块B,则弹簧测力计甲、乙的示数各为多少?

分析 (1)滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,由猜想摩擦力与动摩擦因数的关系并计算其大小;
(2)由AB间动摩擦因数计算AB间的摩擦力的大小;同理计算B与地面间的摩擦力;B被匀速抽出,对A、B物体进行受力分析,由平衡力判断甲乙测力计的示数大小.

解答 解:
(1)滑动摩擦力大小与压力和接触面的粗糙程度有关,压力一定时接触面越粗糙,滑动摩擦力越大,不同材料的表面粗糙程度相同时摩擦力大小也可能不同,所以动摩擦力因数可能与接触面的材料有关;
由此我们可以猜想:f=μF(F表示压力),
由题,质量m=2kg物体放在水平面上匀速运动进,物体水平方向受到的摩擦力与弹簧测力计拉力是一对平衡力,即f=F拉,物体对水平面压力F=G=mg,
即有:F拉=f=μF=μmg,
所以:μ=$\frac{{F}_{拉}}{mg}$=$\frac{4N}{2kg×10N/kg}$=0.2;
(2)由图A放在B上面,物块A质量为1kg,AB间动摩擦因数μ1=0.1,A对B压力大小等于A的重力,所以AB间摩擦力:
fAB=μ1GA=μ1mAg=0.1×1kg×10N/kg=1N,
同理,B与地面间摩擦力:
f地面=μ2(GA+GB)=0.2×(1kg+1.2kg)×10N/kg=4.4N,
B被匀速拉出时,A物体处于静止状态,所以A水平方向受到的B对它向左的摩擦力与甲弹簧测力计对它向右的拉力是一对平衡力,
故甲弹簧测力计示数:F甲=fAB=1N;
B被匀速拉出时,B水平方向受到弹簧测力计对它向左的拉力、A对它向右的摩擦力以及地面对它向右的摩擦力,这几个是平衡力,
故乙弹簧测力计示数:F乙=fAB+f地面=1N+4.4N=5.4N.
故答案为:(1)物块与接触面的动摩擦因数大小为0.2,动摩擦因数μ可能与接触面的材料有关;
(2)匀速抽出物块B,则弹簧测力计甲、乙的示数分别为1N和5.4N.

点评 本题考查了对滑动摩擦力的理解、平衡力的应用,要能根据所学知识与问题结合起来,求弹簧测力计示数的大小的关键是对A、B物体进行正确的受力分析.本题与高中知识接轨,对能力要求较高.

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