Question

18．在研究摩擦力特點的實驗中，將木塊放在水平長木板上，如圖甲所示，用力沿水平方向拉木塊，拉力從0開始逐漸增大．分別用力傳感器采集拉力和木塊受到的摩擦力，并用計算機繪制出摩擦力f隨拉力F的變化圖象，如圖乙所示．已知木塊質量為0.78kg，取g=10m/s²．

（1）求木塊與長木板間最大靜摩擦力大小；
（2）求木塊與長木板間的動摩擦因數(shù)；
（3）若在平行于木板的恒定拉力F=4.68N作用下，木塊從靜止開始做勻變速直線運動2s時間，求這段時間內(nèi)的位移大小？

Answer 1

分析 （1）分析摩擦力F_f隨拉力F的變化圖象，根據(jù)長木板的狀態(tài)確定木塊與長木板間的摩擦力的性質．
（2）根據(jù)滑動摩擦力公式求出塊與長木板間的動摩擦因數(shù)μ；
（3）分析物體的受力情況，由牛頓第二定律可求得加速度的大小，再依據(jù)運動學公式，即可求解．

解答 解：（1）用力沿水平方向拉長木板，拉力從0開始逐漸增大．剛開始長木板處于靜止狀態(tài)，長木板受拉力和木塊對長木板間的靜摩擦力，當拉力達到4N時，開始發(fā)生相對滑動，木塊與長木板間產(chǎn)生了滑動摩擦力．由圖可知木塊與長木板間的最大靜摩擦力F_fm為4N．
（2）由圖可知木塊與長木板間的滑動摩擦力F_f為3.12N．根據(jù)滑動摩擦力公式得：
F_f=μN=μmg
解得：μ=$\frac{3.12}{0.78×10}$=0.4；
（3）由牛頓第二定律F-F_f=ma得：
a=$\frac{F-{F}_{f}}{m}$=$\frac{4.68-3.12}{0.78}$=2m/s²；
x=$\frac{1}{2}a{t}^{2}$=$\frac{1}{2}×2×{2}^{2}$=4m
答：（1）最大靜摩擦力為4N；
（2）木塊與長木板間的動摩擦因數(shù)為0.4；
（3）這段時間內(nèi)的位移大小為4m．

點評 本題主要考查了牛頓第二定律的應用，要知道靜止狀態(tài)和勻速直線運動狀態(tài)都屬于平衡狀態(tài)，此時物體受力平衡．同時明確物體所受滑動摩擦力與接觸面所受壓力成正比．