Question

如圖所示，有一斜面長為L，高為h，現用力F沿斜面把物重為G的物體從底端勻速拉到頂端，物體所受斜面的摩擦力為f．
（1）有同學認為，物體做勻速直線運動時，所受力是平衡力，因此，在斜面上勻速運動的物體所受摩擦力f與拉力F是一對平衡力，大小應該相等．你認為摩擦力f與拉力F大小相等嗎？請從利用斜面做功的角度加以論證說明．
（2）如果斜面的長是15米，斜面的高是2米，現在用200N的拉力將一個重為是900N的物體勻速拉上斜面，問此時重物與斜面的摩擦力為多大？

Answer 1

解：（1）在斜面上勻速運動的物體時，此時拉力不僅要克服摩擦力做功，而且要克服重力做功．
拉力做的功為總功，W_總=FL；克服阻力做的功為額外功，W_額=fL；克服重力做的功為有用功，W_有用=Gh．
因為W_總=W_有用+W_額
所以FL=Gh+fL
所以F≠f．
（2）W_總=FL=200N×15m=3000J
W_有用=Gh=900N×2m=1800J
W_額=W_總-W_有用=3000J-1800J=1200J
由W_額=fL得，f===80N
答：（1）摩擦力f與拉力F大小不相等；
∵W_總=FL W_有用=Gh W_額=fL
又W_總=W_有用+W_額
∴FL=Gh+fL
∴F≠f
（2）重物與斜面的摩擦力為80N．
分析：（1）如果拉動物體在水平面上做勻速直線運動，此時物體受到豎直方向上的重力和支持力、水平方向上的拉力和摩擦力兩對平衡力的作用．而如果物體是在斜面上做勻速直線運動，由于重力的原因，拉力與摩擦力不是一對平衡力．
根據總功和額外功及有用功的關系進行分析．
（2）根據W_總=Fs求出總功、根據W_有用=Gh求出有用功，求出額外功．而額外功是指克服斜面摩擦所做的功，從而求出斜面的摩擦力．
點評：此題考查了學生對平衡力的分析，要使拉力與摩擦力是一對平衡力，需拉動物體在水平面上做勻速直線運動，若在斜面上，由于重力的原因，拉力與摩擦力不相等．
同時考查了學生有關有用功、額外功、總功的計算．