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0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的变化图像，如图b所示．已知木块质量为0.78kg．取重力加速度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）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=2.0m/s²的加速度从静止开始做匀变速直线运动，如图c所示．拉力大小应为多大？

（3）在（2）中力作用2s后撤去拉力F，求运动过程中摩擦力对木块做的功．

Answer 1

(1) 0.4     (2) 4.5N   （3）-14.4J

解析:

（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）物体受重力G、支持力F_N、拉力F和摩擦力F_f作用．将F分解为水平和竖直两方向，根据牛顿运动定律

Fcosθ-F_f=ma   Fsinθ +F_N= mg                                       

F_f =μF_N                                             

联立各式得F=4.5N                                     

（3）全过程应用动能定理

W_F＋W_f=0     

W_F=Fxcosθ  

 x=       

代入数据得W_f=-14.4J