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质量为m的物体静止放在斜面上,斜面与水平面的夹角为θ,求斜面对物体的摩擦力和支持力的大小.
分析:如图,设物体所处的位置为D,重力对应向量
DC
,斜面对物体的支持力对应向量
DE
,物体受斜面的摩擦力对应向量
DF
,可得此三个力相互平衡.因此结合向量的加法法则、解三角形和相关的物理知识,利用题中数据即可求出斜面对物体的摩擦力和支持力的大小.
解答:解:如图,设物体所处的位置为D,重力对应向量
DC
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斜面对物体的支持力对应向量
DE
,物体受斜面的摩擦力对应向量
DF

根据向量的加法法则,得
DC
=
DA
+
DB

其中
DA
DB
分别是向量
DE
DF
的相反向量,
∵斜面与水平面的夹角为θ,物体的质量为m
∴Rt△ACD中,∠DCA=θ,
可得
|DA|
=
|DC|
sinθ=mgsinθ,
同理
|DB|
=
|DC|
sinθ=mgcosθ(其中g为重力加速度)
因此,
|DF|
=
|DA|
=mgsinθ,
|DE|
=
|DB|
=mgcosθ
答:斜面对物体的摩擦力大小为mgsinθ牛顿,支持力的大小mgcosθ牛顿.
点评:本题给出斜面与水平面间的夹角大小,求质量为m的物体在斜面上所受的摩擦力和支持力的大小.着重考查了向量的加法法则和解三角形等知识,属于中档题.
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