如图1,一斜面体M放在粗糙水平地面上,一物体m恰能在一个斜面体上沿斜面匀速下滑,此时斜面体M保持静止.则:
(1)物体与斜面的动摩擦因数为多少?
(2)可以证明图2斜面不受地面的摩擦力作用.试根据M的受力情况定量证明.
(3)改用如图所示方向用力向下推此物体,使物体加速下滑,则斜面受地面的摩擦力方向又如何?
网友回答
解:(1)设斜面的倾角为θ.物体m在斜面体上匀速下滑过程中,受到重力mg、斜面的支持力N,由平衡条件则有:
N1=mgcosθ,f1=mgsinθ
则物体与斜面的动摩擦因数为:μ==tanθ
(2)图2中,斜面的受力情况如图,假设地面对斜面体的摩擦力由平衡条件得水平方向:
f+N1sinθ=f1cosθ
得:f=f1cosθ-N1sinθ=mgsinθcosθ-mgcosθsinθ=0,即斜面不受地面的摩擦力作用.
(3)若物体加速下滑,斜面体仍平衡,则有:
水平方向:f′=f1′cosθ-N1′sinθ
而f1′=μN1′=N1′tanθ
则f′=N1′tanθcosθ-N1′sinθ=0
故斜面仍不受地面的摩擦力作用.
答:(1)物体与斜面的动摩擦因数为tanθ.
(2)斜面不受地面的摩擦力作用,证明见上.
(3)改用如图所示方向用力向下推此物体,使物体加速下滑时,斜面仍不受地面的摩擦力作用.
解析分析:(1)物体m恰能在斜面体上沿斜面匀速下滑,受力平衡,由平衡条件分别求出物体受到的滑动摩擦力和支持力,即可求得动摩擦因数.
(2)分析M的受力情况,根据平衡条件进行证明.
(3)改用如图所示方向用力向下推此物体,使物体加速下滑时,再作同样的方法研究M的摩擦力.
点评:本题采用隔离法研究物体的受力情况,根据平衡条件求解地面对斜面的摩擦力情况,作好力图是解题的关键.