题目内容
质量为m的物体静止放在斜面上,斜面与水平面的夹角为θ,求斜面对物体的摩擦力和支持力的大小.
分析:如图,设物体所处的位置为D,重力对应向量
,斜面对物体的支持力对应向量
,物体受斜面的摩擦力对应向量
,可得此三个力相互平衡.因此结合向量的加法法则、解三角形和相关的物理知识,利用题中数据即可求出斜面对物体的摩擦力和支持力的大小.
| DC |
| DE |
| DF |
解答:解:如图,设物体所处的位置为D,重力对应向量
,
斜面对物体的支持力对应向量
,物体受斜面的摩擦力对应向量
,
根据向量的加法法则,得
=
+
,
其中
、
分别是向量
、
的相反向量,
∵斜面与水平面的夹角为θ,物体的质量为m
∴Rt△ACD中,∠DCA=θ,
可得
=
sinθ=mgsinθ,
同理
=
sinθ=mgcosθ(其中g为重力加速度)
因此,
=
=mgsinθ,
=
=mgcosθ
答:斜面对物体的摩擦力大小为mgsinθ牛顿,支持力的大小mgcosθ牛顿.
| DC |
斜面对物体的支持力对应向量
| DE |
| DF |
根据向量的加法法则,得
| DC |
| DA |
| DB |
其中
| DA |
| DB |
| DE |
| DF |
∵斜面与水平面的夹角为θ,物体的质量为m
∴Rt△ACD中,∠DCA=θ,
可得
| |DA| |
| |DC| |
同理
| |DB| |
| |DC| |
因此,
| |DF| |
| |DA| |
| |DE| |
| |DB| |
答:斜面对物体的摩擦力大小为mgsinθ牛顿,支持力的大小mgcosθ牛顿.
点评:本题给出斜面与水平面间的夹角大小,求质量为m的物体在斜面上所受的摩擦力和支持力的大小.着重考查了向量的加法法则和解三角形等知识,属于中档题.
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