Question

12．質量為4kg的物體靜止在水平地面上，物體與地面間的動摩擦因數為0.5，最大靜摩擦力與滑動摩擦力視為大小相等．現給物體施加一水平拉力F，F隨時間變化的規律如圖甲所示．（g取10m/s²）
（1）請在圖乙中畫出前20s時間內地面對物體的摩擦力隨時間變化的圖象，并說明作圖理由．
（2）在20s～25s時間內拉力減小，但物體仍在滑動，則地面對物體的摩擦力多大？

Answer 1

分析 （1）當物體相對靜止時，存在靜摩擦力．當物體發生相對運動時，存在滑動摩擦力；
（2）根據摩擦力的公式即可求出．

解答 解：（1）由于物體與地面之間的最大靜摩擦力等于其滑動摩擦力，所以最大靜摩擦力為：
f=μmg=0.5×4×10=20N
所以在前10s內拉力小于等于20N時，物體一直靜止的地面上，當拉力大于20N時，物體沿拉力的方向做加速度增大的加速運動，拉力等于30N時物體做勻加速直線運動；當拉力減小時，大于20N時做加速運動，小于20N后，由于慣性，物體做減速運動．所以物體在10s前受到的摩擦力為靜摩擦力，大小等于拉力；在10s后速度的摩擦力為滑動摩擦力．所以物體受到的摩擦力隨時間的變化如圖：

（2）在20s～25s時間內拉力減小，物體仍在滑動，則地面對物體的摩擦力是滑動摩擦力，大小為：
f=μmg=0.5×4×10=20N
答：（1）如圖；
（2）在20s～25s時間內拉力減小，地面對物體的摩擦力是20N．

點評 做好此類題目的關鍵是分析物體是否發生了相對運動，若發生了，則為滑動摩擦力，否則為靜摩擦力．