解:(1)建立如圖所示直角坐標(biāo)系,對(duì)物體進(jìn)行受分析有:
∵物體沿斜面向下勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)要受到沿斜面向上的滑動(dòng)摩擦力
∴物體受力滿(mǎn)足平衡條件:
y:F
N-Gcosθ=0 ①
x:F
1+f-Gsinθ=0 ②
滑動(dòng)摩擦力f=μF
N ③
代入F
1=4N,G=mg=20N θ=37°可得:
μ=0.5
(2)建立如圖所示直角坐標(biāo)系,對(duì)物體進(jìn)行受力分析有:
∵物體沿斜面向上勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)受到沿斜面向下的滑動(dòng)摩擦力
∴物體受力滿(mǎn)足平衡條件:
x:F
2cosθ-f-mgsinθ=0 ④
y:F
N-mgcosθ-F
2sinθ=0 ⑤
滑動(dòng)摩擦力f=μF
N ⑥
由題意代入數(shù)據(jù)可解得:F
2=40N
(3)根據(jù)題意可知,保持物塊靜止,求F
2的大小范圍.
當(dāng)F
2最大時(shí),物塊將要沿斜面向上運(yùn)動(dòng),故此時(shí)有沿斜面向下的最大靜摩擦力;當(dāng)F
2最小時(shí),物塊將要沿斜面向下運(yùn)動(dòng),此時(shí)有沿斜面向上的最大靜摩擦力.
當(dāng)F
2最大時(shí),物塊受力圖如第2問(wèn)圖,此時(shí)最大靜摩擦力f
max=μF
N,可得F
2最大值為F
2max=40N;
當(dāng)F
2最小時(shí),建立如下圖所示坐標(biāo)系,對(duì)物塊進(jìn)行受力分析有:
根據(jù)平衡條件有:
x:F
2mincosθ+fmax-mgsinθ=0 ⑥
y:FN-mgcosθ-F
2minsinθ=0 ⑦
據(jù)題間有f
max=μF
N ⑧
代入數(shù)據(jù)解得F
2min=3.6N
∴F
2的大小范圍為3.6N≤F
2≤40N
答:(1)滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5
(2)F2的大小為40N
(3)F2的大小范圍為:3.6N≤F
2≤40N
分析:(1)物體在F
1作用下沿斜面向下運(yùn)動(dòng),物體受重力、支持力、摩擦力和F
1四個(gè)力作用處于平衡,根據(jù)平衡條件列式求解;
(2)物體在水平力F
2作用下沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng),物體受重力、支持力、推力和摩擦力四個(gè)力作用處于平衡狀態(tài),根據(jù)平衡條件列式求解.
(3)求F
2的作用范圍,根據(jù)題意可知,F(xiàn)
2足夠大,物體將沿斜面向上運(yùn)動(dòng),此時(shí)物體有向下的最大靜摩擦力,當(dāng)F
2足夠小時(shí),物體將會(huì)沿斜面向下運(yùn)動(dòng),此時(shí)物體具有沿斜面向上的最大靜摩擦力,分別根據(jù)平衡抓住最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力列式求解即可.
點(diǎn)評(píng):本題關(guān)鍵是對(duì)物塊進(jìn)行受力分析,由題意正確判斷摩擦力的方向,然后根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件列式求解.