Question

在研究摩擦力特点的实验中，将木块放在水平长木板上，如图（a）所示，用力沿水平方向拉木块，拉力从零开始逐渐增大．分别用力传感器采集拉力和木块所受到的摩擦力，并用计算机绘制出摩擦力F_f随拉力F的变化图象，如图（b）所示．已知木块质量为0.78kg，重力加速度g=10m/s²，sin37°=0.60，cos37°=0.80．

（1）求木块与长木板间的动摩擦因数；
（2）如图（c），若木块在与水平方向成37°角斜向右上方的恒定拉力F作用下，以a=2m/s²的加速度从静止开始沿水平面做匀变速直线运动，拉力大小应为多大？
（3）在（2）中力作用2s后撤去拉力F，再经过多少时间木块停下？整个运动过程中摩擦力对木块做了多少功？

Answer 1

【答案】分析：（1）根据图（b）可以求出木块所受滑动摩擦力大小，然后根据F_f=F_Nμ可以求出木块与长木板间的动摩擦因数；
（2）对木块进行受力分，根据其运动状态可知其竖直方向上合外力为零，水平方向合外力提供加速度，由此列方程可正确解答．
（3）根据牛顿第二定律和运动学公式求出时间，运用动能定理求出摩擦力对木块做的功．
解答：解：（1）由（b）图可知，木块所受到的滑动摩擦力F_f=3.12N  
由F_f=μF_N 
    得 μ===0.4   
（2）根据牛顿运动定律得：Fcosθ-F_f=ma（1分）Fsinθ+F_N=mg   
  F_f=μF_N
联立各式得：F=4.5N   
（3）撤去拉力后a′=μg=4m/s²，
所以停下的时间t₂==1s
应用动能定理得：Fs₁cosθ+W_f=0
s₁=at₁²=4m
  代入数据得W_f=-14.4J 
答：（1）求木块与长木板间的动摩擦因数是0.4；
（2）拉力大小应为4.5N   
（3）在（2）中力作用2s后撤去拉力F，再经过1s木块停下．整个运动过程中摩擦力对木块做了-14.4J 功．
点评：滑动摩擦力大小跟压力大小、接触面粗糙程度有关，跟物体受到的拉力大小、物体的运动速度都没有关系；正确受力分析，根据运动状态列方程求解．