问题补充:
如图,固定在水平地面上的斜面倾角为370,现在斜面上放一个质量为2千克的滑块.(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力;g取10牛/千克;???sin37°=0.6???cos37°=0.8)
(1)当对滑块施加一个平行于斜面向上的F1=4牛的推力时(如图1),滑块刚好可以沿斜面向下做匀速直线运动,求滑块与斜面间的动摩擦因数.
(2)保持斜面与滑块的接触面不变,对滑块施加一个水平向右的推力F2(如图2),为保证滑块沿斜面匀速上滑,求F2的大小.
(3)保持斜面与滑块的接触面不变,对滑块施加一个水平向右的推力F2(如图2),为保证滑块在斜面上静止,求F2的大小范围.
答案:
解:(1)建立如图所示直角坐标系,对物体进行受分析有:
∵物体沿斜面向下匀速直线运动要受到沿斜面向上的滑动摩擦力
∴物体受力满足平衡条件:
y:FN-Gcosθ=0?????? ?①
x:F1+f-Gsinθ=0????? ?②
滑动摩擦力f=μFN????? ③
代入F1=4N,G=mg=20N? θ=37°可得:
μ=0.5
(2)建立如图所示直角坐标系,对物体进行受力分析有:
∵物体沿斜面向上匀速直线运动受到沿斜面向下的滑动摩擦力
∴物体受力满足平衡条件:
x:F2cosθ-f-mgsinθ=0????? ④
y:FN-mgcosθ-F2sinθ=0??? ⑤
滑动摩擦力f=μFN ⑥
由题意代入数据可解得:F2=40N
(3)根据题意可知,保持物块静止,求F2的大小范围.
当F2最大时,物块将要沿斜面向上运动,故此时有沿斜面向下的最大静摩擦力;当F2最小时,物块将要沿斜面向下运动,此时有沿斜面向上的最大静摩擦力.
当F2最大时,物块受力图如第2问图,此时最大静摩擦力fmax=μFN,可得F2最大值为F2max=40N;
当F2最小时,建立如下图所示坐标系,对物块进行受力分析有:
根据平衡条件有:
x:F2mincosθ+fmax-mgsinθ=0??????? ⑥
y:FN-mgcosθ-F2minsinθ=0?????????⑦
据题间有fmax=μFN??????????????????????????⑧
代入数据解得F2min=3.6N
∴F2的大小范围为3.6N≤F2≤40N
答:(1)滑块与斜面间的动摩擦因数为0.5
(2)F2的大小为40N
(3)F2的大小范围为:3.6N≤F2≤40N
解析分析:(1)物体在F1作用下沿斜面向下运动,物体受重力、支持力、摩擦力和F1四个力作用处于平衡,根据平衡条件列式求解;
(2)物体在水平力F2作用下沿斜面向上匀速运动,物体受重力、支持力、推力和摩擦力四个力作用处于平衡状态,根据平衡条件列式求解.
(3)求F2的作用范围,根据题意可知,F2足够大,物体将沿斜面向上运动,此时物体有向下的最大静摩擦力,当F2足够小时,物体将会沿斜面向下运动,此时物体具有沿斜面向上的最大静摩擦力,分别根据平衡抓住最大静摩擦力等于滑动摩擦力列式求解即可.
点评:本题关键是对物块进行受力分析,由题意正确判断摩擦力的方向,然后根据共点力平衡条件列式求解.
如图 固定在水平地面上的斜面倾角为370 现在斜面上放一个质量为2千克的滑块.(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力;g取10牛/千克;???sin37°=0.6???cos