Question

2．如图所示，在水平桌面上有一质量为4千克的物体在力的作用下运动，若μ=0.3，F=20牛，θ=30°，求：
（1）画出受力图    （2）支持力F_N；   （3）摩擦力F_f；      （4）加速度a．

Answer 1

分析 对物体进行受力分析，先分析一定存在的力，再结合已知分析可能存在的力；物体在竖直方向受力平衡，将力F正交分解，结合平衡状态对物体在竖直方向列平衡方程即可求出F_N；利用滑动摩擦力公式F_f=μF_N求解物体所受摩擦力；根据水平方向物体向右做匀加速直线运动，对水平方向运用牛顿第二定律即可求出加速度a．

解答 解：（1）设物体质量为m重力加速度为g．
对物体进行受力分析：物体受到四个力作用，①竖直向下的重力mg，②竖直向上的支持力F_N，③拉力F，④水平向左的摩擦力F_f，
受力情况如下图所示．

（2）如图，水平方向建立坐标系为x轴，竖直方向为y轴，将力F正交分解．

对小球在竖直方向受力平衡有：Fsinθ+F_N=mg  ①
代入题中数据得：F_N=30N，方向竖直向上
（3）对物体应用滑动摩擦力公式：F_f=μF_N②
由①②式结合题中数据得：F_f=9N，方向水平向左
（4）水平方向对小球应用牛顿第二定律得：Fcosθ-F_f=ma  ③
由①②③式结合题中数据得：a≈2.08m/s²，方向水平向右．
答：（1）受力如图所示；
      （2）支持力F_N=30N，方向竖直向上；
      （3）摩擦力F_f=9N，方向水平向左；
      （4）加速度a≈2.08m/s²，方向水平向右．

点评 本题难度不大，考查点包括受力分析，正交分解以及滑动摩擦力公式，注意结果是矢量不要忘记方向．