Question

4．在研究摩擦力特点的实验中，将木块放在足够长的固定的水平长木板上，如图1所示．用力沿水平方向拉木块，拉力从0开始逐渐增大，分别用力传感器采集拉力和木块所受到的摩擦力，并用计算机绘制出摩擦力F_f随拉力F变化的图象，如图2所示．已知木块质量为0.78kg，取g=10m/s²，sin37°=0.60，cos37°=0.80．求：

（1）木块与长木板间的动摩擦因数；
（2）若木块在与水平方向成θ=37°斜向右上方的恒定拉力F作用下，以a=2.0m/s²的加速度从静止开始做匀变速直线运动，如图3所示，则拉力F的大小应为多大？
（3）在（2）中力作用2s后撤去拉力F，木块还能滑行多远？

Answer 1

分析 （1）根据图（b）可以求出木块所受滑动摩擦力大小，然后根据F_f=F_Nμ可以求出木块与长木板间的动摩擦因数；
（2）对木块进行受力分析，根据其运动状态根据共点力的平衡条件列方程可正确解答．
（3）由速度公式可求得2s末的速度，再由牛顿第二定律求解撤去拉力后的加速度，由速度和位移公式可求得位移．

解答 解：（1）由图可知，木块所受到的滑动摩擦力为：F_f=3.12N
由  F_f=μF_N
得：$μ=\frac{F_f}{F_N}=\frac{F_f}{mg}=\frac{3.12}{0.78×10}=0.4$
（2）根据牛顿运动定律，力的平衡，有：
 Fcosθ-F_f=ma
Fsinθ+F_N=mg            
F_f=μF_N
代入数据解得：F=4.5N
（3）2s末速度为：v=at
撤去拉力F后有：μmg=ma'
由速度和位移公式可得：
0-v²=2（-a'）x   
代入数据解得：x=2m
答：（1）木块与长木板间的动摩擦因数为0.4；
（2）拉力F的大小应为4.5N；
（3）在（2）中力作用2s后撤去拉力F，木块还能滑行2m

点评 滑动摩擦力大小跟压力大小、接触面粗糙程度有关，跟物体受到的拉力大小、物体的运动速度都没有关系；正确受力分析，根据运动状态列方程求解．