题目内容

质量为 10kg的物体在F=200N的水平推力作用下,从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动,斜面足够长且固定不动,与水平地面的夹角θ=37°.力F作用8秒钟后撤去,物体在斜面上继续上滑了5秒钟后,速度减为零.求:物体与斜面间的动摩擦因数μ.(已知 sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2

【答案】分析:物体先做匀加速直线运动,后做匀减速直线运动.根据牛顿第二定律和运动学公式结合研究匀加速运动过程,求出F刚撤去时物体的速度表达式,再由牛顿第二定律和运动学公式结合研究匀减速运动过程,联立可求出μ.
解答:解:对于匀加速直线运动过程:
物体的受力情况如图,根据牛顿第二定律得:
   Fcosθ-Ff-mgsinθ=ma1
又Ff=μFN=μ(Fsinθ+mgcosθ)  ②
F刚撤去时物体的速度为v=a1t1   ③
联立①②③得:[Fcosθ-μ(Fsinθ+mgcosθ)-mgsinθ]t1=mv  ④
对于匀减速直线运动过程:
-Ff-mgsinθ=ma2 ⑤
   0=v+a2t2    ⑥
联立②⑤⑥得:
[-μmgcosθ-mgsinθ]t2=-mv  ⑦
联立④⑦得::[Fcosθ-μ(Fsinθ+mgcosθ)-mgsinθ]t1=(μmgcosθ+mgsinθ)t2
代入数据解得μ=0.25
答:物体与斜面间的动摩擦因数μ为0.25.
点评:本题是两个过程的动力学问题,运用牛顿第二定律和速度公式结合分别研究两个过程,求出动摩擦因数μ,关键要正确分析受力情况,求出加速度.
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