小刘和小赵到机场去为朋友送行,看到有一些旅客斜向上拉着旅行箱走,也有一些旅客斜向下推着旅行箱走.小刘突然产生了一个想法,他问小赵:“你说拉着旅行箱走省力,还是推着旅行箱走省力?”小赵想了一下说:“我看拉着旅行箱走有点别扭,大概是推着省力.”小刘说:“不,我看还是拉着省力.”他们两个谁的看法正确呢?请你先做出判断,然后通过列式求解分析,比较拉力和推力的大小.(为简化问题分析,设旅行箱重力为G,在动摩擦因数为µ的水平地面上做匀速滑动,拉力和推力与水平面的夹角均为θ,如图所示.)

问题描述:

小刘和小赵到机场去为朋友送行,看到有一些旅客斜向上拉着旅行箱走,也有一些旅客斜向下推着旅行箱走.小刘突然产生了一个想法,他问小赵:“你说拉着旅行箱走省力,还是推着旅行箱走省力?”小赵想了一下说:“我看拉着旅行箱走有点别扭,大概是推着省力.”小刘说:“不,我看还是拉着省力.”他们两个谁的看法正确呢?请你先做出判断,然后通过列式求解分析,比较拉力和推力的大小.(为简化问题分析,设旅行箱重力为G,在动摩擦因数为µ的水平地面上做匀速滑动,拉力和推力与水平面的夹角均为θ,如图所示.)

分别对行李箱受力分析并分解如图:

设旅行箱重G,若斜向上拉旅行箱,则:
竖直方向:N1+F1=G
代入数据得:N1=G-Fsinθ
水平方向:F2=f1
又:f1=μN1=μ(G-Fsinθ)
即:Fcosθ=μ(G-Fsinθ)  
可得:F=

μG
cosθ+μsinθ

若斜向下推旅行箱:
竖直方向:N2=F4+G
代入数据得:N2=G+Fsinθ
水平方向:F3=f2
又:f2=μN2=μ(G+Fsinθ)
即:Fcosθ=μ(G+Fsinθ)
可得:F=
μG
cosθ−μsinθ

∴F>F
即:斜向上拉着旅行箱走更省力.
答:斜向上拉着旅行箱走更省力.
答案解析:行李箱匀速滑动,我们可用平衡条件进行求解,先受力分析并分解到水平竖直两个方向,分别应用平衡条件列式,求出两次力的大小,比较即可.
考试点:共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用.
知识点:此题为一个理论联系实际的题目,处理时关键点还是物体的受力平衡,根据平衡条件求出所需要的力,进行比较即可.