Question

12分)在研究摩擦力特點的實驗中，將木塊放在水平長木板上，如圖甲所示，用力沿水平方向拉木塊，拉力從0開始逐漸增大。用特殊的測力儀器測出拉力和摩擦力，并繪制出摩擦力F_f隨拉力F變化的圖像，如圖乙所示。已知木塊質量為2 kg，取g＝10 m/s²。

(1)求木塊與長木板間的動摩擦因數；
(2)若將實驗中的長木板與水平方向成37°角放置，將木塊置于其上，木塊在平行于木板的恒力F作用下，從靜止開始向上做勻變速直線運動，沿斜面向上運動4 m，速度達到4 m/s，求此拉力F的大小。（sin37^o=0.6，cos37^o=0.8）

Answer 1

(1)0.2　(2)19.2 N

試題分析：(1)設木塊與木板間的動摩擦因數為μ，由圖乙知木塊受到的滑動摩擦力F_f＝μmg＝4 N，解得μ＝0.2。          （3分）
(2)設木塊在斜面上的加速度為a，由v²＝2ax解得a＝2 m/s²，（2分）
對木塊受力分析如圖所示，建立直角坐標系，由牛頓第二定律得

F－mgsin θ－F＝ma，     （2分）
F－mgcos θ＝0，         （2分）
又F＝μF，              （1分）
解得F＝19.2 N。           （2分）
點評：學生在分析第二問時，應畫出木塊的受力示意圖，并會用正交分解的方法去求解問題。