Question

17．在物理上，可以用公式f=μF_N來計算滑動摩擦力的大小，其中f表示摩擦力，F_N表示壓力，μ叫動摩擦因數．如圖所示，小明同學在實驗室中做實驗，桌面上物體A的重力為10N，用輕質官話的繩子拴著一個重力為5N的物體B，通過定滑輪吊在下面，松手后水平桌面上的物體恰好做勻速直線運動（不計定滑輪轉動時的摩擦）
（1）畫出物體A和B的受力示意圖；（提示：繩對物體A的拉力和繩對物體B的拉力大小相等，記為F）
（2）試推證：物體A受到的摩擦力和物體B的重力大小相等．
（3）求物體A與桌面間的動摩擦因數μ的大�。�
（4）如果要使圖中物體A勻速向左運動，應給它施加一個多大的水平向左的拉力？

Answer 1

分析 （1）畫力的示意圖，首先要對物體進行受力分析，看物體受幾個力，要先分析力的大小、方向和作用點，再按照畫圖的要求畫出各個力．
（2）根據二力平衡條件推出水平向右的拉力和水平向左的摩擦力的關系，根據定滑輪的工作特點推出物體B的重力與拉力的關系，進而可證物體A受到的摩擦力和物體B的重力大小相等．
（3）可以用公式f=μF_N求出物體A與桌面間的動摩擦因數μ；
（4）對物體進行受力分析解答．

解答 解：（1）①由題知，物體A恰好做勻速直線運動，說明物體A處于平衡狀態(tài)，則它在豎直方向上受到的重力和支持力是一對平衡力，在水平方向上受到的拉力和摩擦力是一對平衡力，過物體A的重心，按照力的示意圖的畫法畫出這四個力即可，注意是平衡力的線段長度要相等，如圖所示：
②由題意知，物體B也做勻速直線運動，對其進行受力分析可知，它共受到重力和拉力的兩個力的作用，并且這兩個力是一對平衡力，過物體B的重心，按照力的示意圖的畫法畫出這四個力即可，注意是平衡力的線段長度要相等，如圖所示：

（2）由題知，物體A恰好做勻速直線運動，說明物體A處于平衡狀態(tài)，
則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對平衡力，f=F_拉，
根據定滑輪的工作特點可知，G_B=F_拉，
所以，f=G_B，即物體A受到的摩擦力和物體B的重力大小相等．
（3）由（2）知，f=G_B=5N，
因為f=μF_N，
所以物體A與桌面間的動摩擦因數：μ=$\frac{f}{{F}_{N}}$=$\frac{5N}{10N}$=0.5．
（4）如果要使圖中物體A勻速向左運動，物體A受到向左的拉力、向右的摩擦力、向右的B的拉力三個力，在三個力的作用下做勻速直線運動，處于平衡狀態(tài)，受到的力是平衡力，即F_左=f+F_B拉=5N+5N=10N．
故應給它施加一個10N的水平向左的拉力．
故答案為：（1）見上圖；（2）見上面的過程；（3）物體A與桌面間的動摩擦因數μ為0.5；
（4）如果要使圖中物體A勻速向左運動，應給它施加一個5N水平向左的拉力．

點評 此題考查力的示意圖的畫法、二力平衡條件的應用、摩擦因數、受力分析等知識，是一道綜合性較強的題目，但總體難度不大，關鍵是對物體A和B進行正確的受力分析．