题目:
一个物体在水平地面上受到水平恒力 F 的作用,在时间 t 内由静止开始运动了距离 s。已知物体与地面间的动摩擦因数为 μ,求水平恒力 F 的大小。
相关例题:
【例题1】一个物体在斜面上受到斜面推力 F 的作用,在时间 t 内由静止开始运动了距离 s。已知斜面倾角为 θ,物体与斜面间的动摩擦因数为 μ,求斜面推力 F 的大小。
【分析】
物体在水平方向受到的力有斜面的推力和摩擦力,在竖直方向受到重力、支持力和摩擦力。根据牛顿第二定律列方程求解即可。
【解答】
物体在水平方向受到的力有斜面的推力和摩擦力,设物体在水平方向上受到的合力为 Fx,则有:
Fx = F - μ(mg + Fy)
其中,Fy 是物体受到的斜面支持力,方向垂直斜面向上。
根据牛顿第二定律,有:
Fx = ma
其中,a 是物体的加速度。
又因为:
s = at^2/2
其中,s 是物体运动的距离。
联立以上方程,可得:
F = μmg + μFy + s/t^2
【例题2】一个物体在斜面上受到斜面推力 F 的作用,在竖直平面内做圆周运动。已知斜面倾角为 θ,物体与斜面间的动摩擦因数为 μ,求斜面推力 F 的最小值。
【分析】
物体在竖直平面内做圆周运动时,在最高点和最低点受到斜面的支持力和摩擦力。根据牛顿第二定律列方程求解即可。
【解答】
物体在最高点受到的斜面支持力和摩擦力的合力为零,设这个合力为 F1,则有:
F1 = mg + Fy - Fsinθ - μ(mg - Fy) = mg + Fy - Fsinθ - μFy + μmg = mg + μ(Fsinθ + mg) - Fy = mg + μFy - Fsinθ - μFy/cosθ = mg + μFy/cosθ - Fsinθ/cosθ = mg + μmg/cosθ - Fsinθ/cosθ = mg(cosθ + μ)/cosθ - Fsinθ/cosθ = 0
所以,当斜面推力 F 最小时,物体在最高点受到的支持力和摩擦力的合力为零。此时有:
F = mg(cosθ - μ)/sinθ + Fsinθ/cosθ = mgcotθ - μmg/cosθ + Fsinθ/cosθ = mgcotθ + Fsinθ/cosθ - μmg/cosθ = mgcotθ + mgμcotθ/cosθ - μmg/cosθ = mgcotθ + (μ-1)mgμcotθ/cosθ = mgcotθ + (μ-1)mgμsintanθ = mgcotθ + (μ-1)mgμtanθtan(π/2 - θ) = mgcotθ - (μ-1)mgμtanθ。
题目:一物体在水平地面上受到水平推力作用,处于静止状态,已知推力大小为F,物体与地面间的动摩擦因数为μ,下列说法正确的是( )
A. 当物体受到的拉力大小为F时,物体受到的摩擦力大小也为F
B. 当物体受到的拉力大小为F时,物体受到的摩擦力大小为μF
C. 当物体受到的拉力大小为2F时,物体受到的摩擦力大小为μF
D. 当物体受到的拉力大于F时,物体受到的摩擦力逐渐增大
相关例题:
【例题】一物体在水平地面上受到水平推力作用,处于静止状态,已知推力大小为F,物体与地面间的动摩擦因数为μ。现将推力增大到2F,物体受到的摩擦力将如何变化?
【解析】开始时,物体受到的摩擦力为静摩擦力,大小为F。当推力增大到2F时,物体仍然保持静止状态,此时物体受到的摩擦力仍然为静摩擦力,大小仍为F。因此,摩擦力没有变化。
【答案】摩擦力没有变化。
【例题】当物体受到的拉力大于最大静摩擦力时,物体受到的摩擦力将如何变化?
【解析】当物体受到的拉力大于最大静摩擦力时,物体开始滑动,此时受到的摩擦力为滑动摩擦力,大小为μF。因此,随着拉力的增大,摩擦力逐渐增大。
【答案】随着拉力的增大,摩擦力逐渐增大。
高一物理力学平衡方程题和相关例题常见问题
一、平衡方程的应用
平衡方程是描述物体处于静止或匀速直线运动状态下的力的平衡规律的方程。在应用平衡方程时,首先要对物体进行受力分析,确定各个力的大小和方向,然后根据平衡方程求解未知力。
二、常见问题
1. 受力分析不准确:受力分析是应用平衡方程的基础,如果受力分析不准确,就会导致解题错误。
2. 平衡方程应用不熟练:平衡方程是高中物理的基本方程之一,如果不能熟练应用,就会影响解题速度和正确率。
3. 忽略摩擦力:在有些问题中,摩擦力是影响物体运动状态的主要因素,如果忽略了摩擦力,就会导致解题错误。
4. 不能灵活运用数学知识:平衡方程中涉及到几何关系和三角函数等数学知识,如果不能灵活运用数学知识,就会影响解题速度和正确率。
例题:一物体在水平面上受到水平面的支持力、摩擦力作用而处于静止状态。已知水平面长为L,物体质量为m,物体与水平面间的动摩擦因数为μ。求支持力的大小。
分析:物体在水平面上受到重力、支持力和摩擦力的作用而处于静止状态,根据平衡方程可以求得支持力的大小。
解:根据平衡方程可得:$F_{N} = mg - F_{f}$
又因为$F_{f} = \mu F_{N}$
所以$F_{N} = mg - \mu F_{f} = mg - \mu mg = (1 - \mu)mg$
即支持力的大小为$(1 - \mu)mg$。
