Question

13．如圖所示，有一個重量為20N的小物體放在斜面上，斜面底邊長AB=40cm，高BC=30cm，物體與斜面之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5，物體在一沿斜面向上的力F的作用下剛好處于靜止狀態(tài)（最大靜摩擦力等于滑動摩擦力），現(xiàn)將力F順時針轉(zhuǎn)動至水平向右并保持不變，求此時物體與斜面之間的摩擦力．

Answer 1

分析 物體在一沿斜面向上的力F的作用下剛好處于靜止狀態(tài)，對物體受力分析，受拉力、重力、支持力和靜摩擦力，靜摩擦力可以平行斜面向上，也可能平行斜面向下，根據(jù)平衡條件列式求解拉力的大小；改為水平力后，再次受力分析，根據(jù)平衡條件并結(jié)合正交分解法列式求解．

解答 解：情況一：
當力F沿斜面向上，物體恰好不向上滑動時對物體受力分析，有F=Gsin θ+μGcos θ，
由幾何關(guān)系得：sin θ=0.6，cos θ=0.8，F(xiàn)=20 N；
力F順時針轉(zhuǎn)動至水平向右時物體受力如圖所示，
根據(jù)平衡條件得，F(xiàn)cos θ+f-Gsin θ=0，
解得f=Gsin θ-Fcos θ=20×0.6 N-20×0.8 N=-4 N，負號表示方向沿斜面向下．
情況二：
當力F沿斜面向上，物體恰好不向下滑動時，對物體受力分析，有F=Gsin θ-μGcos θ=4 N；力F順時針轉(zhuǎn)動至水平向右時，有Fcos θ+f-Gsin θ=0，解得，f=8.8 N，方向沿斜面向上．
答：將力F順時針轉(zhuǎn)動至水平向右并保持不變，此時物體與斜面之間的摩擦力大小為4 N或8.8 N．

點評 本題是力平衡問題，關(guān)鍵是多次受力分析并結(jié)合正交分解法列式求解；
平衡的臨界問題：由某種物理現(xiàn)象變化為另一種物理現(xiàn)象或由某種物理狀態(tài)變化為另一種物理狀態(tài)時，發(fā)生轉(zhuǎn)折的狀態(tài)叫臨界狀態(tài)，臨界狀態(tài)可以理解為“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”某種現(xiàn)象的狀態(tài)．平衡物體的臨界狀態(tài)是指物體所處的平衡狀態(tài)將要發(fā)生變化的狀態(tài)．往往 利用“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”的條件．