Question

如图甲所示，用一拉力传感器（能感应力大小的装置）水平向右拉一水平面上的木块，A端的拉力均匀增加，0-t_l时间木块静止，t_l-t₂木块运动后改变拉力，使木块t₂后处于匀速直线运动状态．计算机对数据拟合处理后，得到如图乙所示拉力随时间变化图线，回答下列问题：

（1）当用F=5.3牛的水平拉力拉静止的木块时，木块所受摩擦力大小为

5.3

牛；若用F=5.8牛的水平拉力拉木块，木块所受摩擦力大小为

5.1

牛．
（2）如图丙所示，为研究滑动摩擦力f大小与接触面受到压力F_N大小的关系，在重力为17牛的木块上每次增加1牛重的砝码，分别用水平拉力F使木块作匀速直线运动．实验测量数据如下，请将表格数据填写完整

木块对水平面压力FN（牛）	17	18	19	20	21
水平拉力F（牛）	5.1	5.4	5.7		6.3

（3）请用力的示意图画出图丙中砝码受到的力．

Answer 1

分析：（1）要解决此题，需要掌握二力平衡的条件，知道静止状态是平衡状态，此时拉力与摩擦力大小相等．
分析乙图，物体所受拉力为5.1N时，物体做匀速直线运动，所以物体所受的拉力与摩擦力是一对平衡力，滑动摩擦力的大小为5.1N．要知道滑动摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关，与物体运动的速度无关；由图知木块的最大静摩擦力是5.5N，木块由静止受拉力作用时，只有拉力大于最大静摩擦力时木块才能由静止开始运动．
（2）认真分析表格中的数据，找出拉力与摩擦力的关系．
（3）砝码受到竖直向下的重力，竖直向上的支持力，从砝码的重心作砝码重力与支持力的示意图．

解答：解：（1）当用F=5.3N的水平拉力拉静止的木块时，由于木块静止，所以木块所受的拉力与静止木块所受的摩擦力平衡，所以f=F=5.3N．
由乙图可知，当物体做匀速直线运动时，F=5.1N，所以f=F=5.1N．当F=5.8N时，物体将做加速运动，但所受摩擦力仍为5.1N．
（2）在研究摩擦力大小与所受压力关系时，拉动物体做匀速直线运动，所以摩擦力与拉力是一对平衡力，因此f=F．
从表格中数据可以看出，拉力与压力大小的比值不变，即摩擦力与所受压力的比值是0.3．
所以摩擦力F_f大小与接触面受到压力F_N之间的关系是F_f=0.3F_N，当F_N=20N时，摩擦力F_f=0.3F_N=0.3×20N=6N．
（3）砝码受到竖直向下的重力，竖直向上的支持力，它们是一对平衡力，大小相等，砝码受力示意图如图所示．
故答案为：（1）5.3；5.1．（2）6.0．（3）砝码受力的示意图如图所示．

点评：此题是探究物体所受摩擦力的大小与所受压力之间的关系．主要考查了二力平衡条件的应用，要知道静止状态和匀速直线运动状态都属于平衡状态，此时物体受力平衡，大小相等．并且要知道物体所受摩擦力与接触面所受压力成正比．