题目
如图所示,一个重力G=40N的物体放在水平地面上。在方向水平向右的拉力F=10N作用下,沿水平面向右做匀速直线运动。(1)已知两个物体间的相互作用力总是大小相等,方向相反,试证明物体对水平地面的压力FN大小等于G,即FN=G。(2)滑动摩擦力f的大小可以由公式f=μFN来计算,公式中的μ是动摩擦因数,用来表示接触面的粗糙程度。试求此物体与地面间的动摩擦因数μ。
如图所示,一个重力G=40N的物体放在水平地面上。在方向水平向右的拉力F=10N作用下,沿水平面向右做匀速直线运动。
(1)已知两个物体间的相互作用力总是大小相等,方向相反,试证明物体对水平地面的压力FN大小等于G,即FN=G。
(2)滑动摩擦力f的大小可以由公式f=μFN来计算,公式中的μ是动摩擦因数,用来表示接触面的粗糙程度。试求此物体与地面间的动摩擦因数μ。

(1)已知两个物体间的相互作用力总是大小相等,方向相反,试证明物体对水平地面的压力FN大小等于G,即FN=G。
(2)滑动摩擦力f的大小可以由公式f=μFN来计算,公式中的μ是动摩擦因数,用来表示接触面的粗糙程度。试求此物体与地面间的动摩擦因数μ。
题目解答
答案
证明:(1)由于物体做匀速直线运动(即处于平衡状态),所以物体受到的重力和支持力是一对平衡力,大小相等,即G=F支;
由于支持力和压力是一对相互作用力,所以桌面对物体的支持力和物体对桌面的压力大小相等,即F支=FN;
因此物体对桌面的压力和物体受到的重力大小相等,即FN=G。
(2)因为物体沿水平面向右做匀速直线运动,所以滑动摩擦力与拉力是一对平衡力,根据二力平衡条件可知,物体受到滑动摩擦力f=F=10N;
因为物体放在水平地面上,所以物体对水平地面的压力FN=G=40N,
由f=μFN得,物体与地面间的动摩擦因数μ=$\frac{f}{{F}_{N}}$=$\frac{10N}{40N}$=0.25。
由于支持力和压力是一对相互作用力,所以桌面对物体的支持力和物体对桌面的压力大小相等,即F支=FN;
因此物体对桌面的压力和物体受到的重力大小相等,即FN=G。
(2)因为物体沿水平面向右做匀速直线运动,所以滑动摩擦力与拉力是一对平衡力,根据二力平衡条件可知,物体受到滑动摩擦力f=F=10N;
因为物体放在水平地面上,所以物体对水平地面的压力FN=G=40N,
由f=μFN得,物体与地面间的动摩擦因数μ=$\frac{f}{{F}_{N}}$=$\frac{10N}{40N}$=0.25。
解析
步骤 1:物体的受力分析
物体在水平地面上受到重力G和地面对物体的支持力F_支。由于物体做匀速直线运动,根据牛顿第一定律,物体处于平衡状态,因此重力G和地面对物体的支持力F_支是一对平衡力,大小相等,即G=F_支。
步骤 2:压力与支持力的关系
物体对地面的压力F_N和地面对物体的支持力F_支是一对相互作用力,根据牛顿第三定律,相互作用力大小相等,方向相反,因此F_N=F_支。
步骤 3:压力与重力的关系
由步骤1和步骤2可知,物体对地面的压力F_N等于物体受到的重力G,即F_N=G。
步骤 4:滑动摩擦力的计算
物体沿水平面向右做匀速直线运动,因此滑动摩擦力f与拉力F是一对平衡力,根据二力平衡条件,物体受到的滑动摩擦力f等于拉力F,即f=F=10N。
步骤 5:动摩擦因数的计算
物体对水平地面的压力F_N等于物体的重力G,即F_N=G=40N。根据滑动摩擦力的计算公式f=μF_N,可以求出动摩擦因数μ=$\frac{f}{{F}_{N}}$=$\frac{10N}{40N}$=0.25。
物体在水平地面上受到重力G和地面对物体的支持力F_支。由于物体做匀速直线运动,根据牛顿第一定律,物体处于平衡状态,因此重力G和地面对物体的支持力F_支是一对平衡力,大小相等,即G=F_支。
步骤 2:压力与支持力的关系
物体对地面的压力F_N和地面对物体的支持力F_支是一对相互作用力,根据牛顿第三定律,相互作用力大小相等,方向相反,因此F_N=F_支。
步骤 3:压力与重力的关系
由步骤1和步骤2可知,物体对地面的压力F_N等于物体受到的重力G,即F_N=G。
步骤 4:滑动摩擦力的计算
物体沿水平面向右做匀速直线运动,因此滑动摩擦力f与拉力F是一对平衡力,根据二力平衡条件,物体受到的滑动摩擦力f等于拉力F,即f=F=10N。
步骤 5:动摩擦因数的计算
物体对水平地面的压力F_N等于物体的重力G,即F_N=G=40N。根据滑动摩擦力的计算公式f=μF_N,可以求出动摩擦因数μ=$\frac{f}{{F}_{N}}$=$\frac{10N}{40N}$=0.25。