用一根长20cm、劲度系数k=200N/m的弹簧水平拉着放在水平桌面上质量为1kg的木块,弹簧的长度逐渐伸长到22.4cm时木块开始运动,当弹簧的长度为21.7cm时,木块在桌面上做匀速运动,则:(1)木块受到的最大静摩擦力多大?静摩擦力的变化范围怎样?(2)木块与桌面间的动摩擦因数是多少?(3)木块滑动的过程中,当弹簧的长度小于或大于21.7cm时,滑动摩擦力如何变化?(g=10N/kg)
问题描述:
用一根长20cm、劲度系数k=200N/m的弹簧水平拉着放在水平桌面上质量为1kg的木块,弹簧的长度逐渐伸长到22.4cm时木块开始运动,当弹簧的长度为21.7cm时,木块在桌面上做匀速运动,则:
(1)木块受到的最大静摩擦力多大?静摩擦力的变化范围怎样?
(2)木块与桌面间的动摩擦因数是多少?
(3)木块滑动的过程中,当弹簧的长度小于或大于21.7cm时,滑动摩擦力如何变化?(g=10N/kg)
答
知识点:学会区别静摩擦力与滑动摩擦力,同时静摩擦力的大小由引起它有运动趋势的外力决定,而滑动摩擦力等于μFN.
(1)木块在刚滑动之前,受到静摩擦力已达到最大值,其最大值为:
Fmax=F=k(x1-x0)=200×(0.224-0.20)N=4.8N
其变化范围是0~Fmax,即0~4.8N.
(2)当木块做匀速运动时,木块受到的滑动摩擦力F滑与弹簧的拉力大小相等、方向相反.
F滑=F′=k(x2-x0)=200×(0.217-0.20)N=3.4N,
因为F滑=μFN=μG
所以动摩擦因数为μ=
=F滑 FN
=0.34 3.4 10
(3)因为滑动摩擦力F滑=μFN,F滑是由FN决定的,μ和FN不变,所以F滑不变,可见在木块滑动后,弹簧的长度小于或大于21.7cm时,只是拉力变化,滑动摩擦力的大小与木块的运动状态无关.
答:(1)木块受到的最大静摩擦力4.8N,静摩擦力的变化范围0~4.8N;
(2)木块与桌面间的动摩擦因数是0.34;
(3)木块滑动的过程中,当弹簧的长度小于或大于21.7cm时,滑动摩擦力大小不变.
答案解析:通过弹簧的伸长,由胡克定律来计算出物体刚开始运动的摩擦力大小,与物体正在运动的摩擦力大小.滑动摩擦力等于动摩擦力因数与正压力的乘积.
考试点:共点力平衡的条件及其应用;胡克定律.
知识点:学会区别静摩擦力与滑动摩擦力,同时静摩擦力的大小由引起它有运动趋势的外力决定,而滑动摩擦力等于μFN.