Question

17．在物理上，可以用公式f=μF_N来计算滑动摩擦力的大小，其中f表示摩擦力，F_N表示压力，μ叫动摩擦因数．如图所示，小明同学在实验室中做实验，桌面上物体A的重力为10N，用轻质官话的绳子拴着一个重力为5N的物体B，通过定滑轮吊在下面，松手后水平桌面上的物体恰好做匀速直线运动（不计定滑轮转动时的摩擦）
（1）画出物体A和B的受力示意图；（提示：绳对物体A的拉力和绳对物体B的拉力大小相等，记为F）
（2）试推证：物体A受到的摩擦力和物体B的重力大小相等．
（3）求物体A与桌面间的动摩擦因数μ的大小．
（4）如果要使图中物体A匀速向左运动，应给它施加一个多大的水平向左的拉力？

Answer 1

分析 （1）画力的示意图，首先要对物体进行受力分析，看物体受几个力，要先分析力的大小、方向和作用点，再按照画图的要求画出各个力．
（2）根据二力平衡条件推出水平向右的拉力和水平向左的摩擦力的关系，根据定滑轮的工作特点推出物体B的重力与拉力的关系，进而可证物体A受到的摩擦力和物体B的重力大小相等．
（3）可以用公式f=μF_N求出物体A与桌面间的动摩擦因数μ；
（4）对物体进行受力分析解答．

解答 解：（1）①由题知，物体A恰好做匀速直线运动，说明物体A处于平衡状态，则它在竖直方向上受到的重力和支持力是一对平衡力，在水平方向上受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，过物体A的重心，按照力的示意图的画法画出这四个力即可，注意是平衡力的线段长度要相等，如图所示：
②由题意知，物体B也做匀速直线运动，对其进行受力分析可知，它共受到重力和拉力的两个力的作用，并且这两个力是一对平衡力，过物体B的重心，按照力的示意图的画法画出这四个力即可，注意是平衡力的线段长度要相等，如图所示：

（2）由题知，物体A恰好做匀速直线运动，说明物体A处于平衡状态，
则它在水平方向上受到的水平向右的拉力和水平向左的摩擦力是一对平衡力，f=F_拉，
根据定滑轮的工作特点可知，G_B=F_拉，
所以，f=G_B，即物体A受到的摩擦力和物体B的重力大小相等．
（3）由（2）知，f=G_B=5N，
因为f=μF_N，
所以物体A与桌面间的动摩擦因数：μ=$\frac{f}{{F}_{N}}$=$\frac{5N}{10N}$=0.5．
（4）如果要使图中物体A匀速向左运动，物体A受到向左的拉力、向右的摩擦力、向右的B的拉力三个力，在三个力的作用下做匀速直线运动，处于平衡状态，受到的力是平衡力，即F_左=f+F_B拉=5N+5N=10N．
故应给它施加一个10N的水平向左的拉力．
故答案为：（1）见上图；（2）见上面的过程；（3）物体A与桌面间的动摩擦因数μ为0.5；
（4）如果要使图中物体A匀速向左运动，应给它施加一个5N水平向左的拉力．

点评 此题考查力的示意图的画法、二力平衡条件的应用、摩擦因数、受力分析等知识，是一道综合性较强的题目，但总体难度不大，关键是对物体A和B进行正确的受力分析．