Question

3．如图，一横截面为直角三角形的木块的倾斜面上放置一正方体重物，斜面的一侧面靠在竖直粗糙墙壁上，在力F的作用下，木块和物体一起处于静止状态，其中斜面体质量为10kg，正方体物块质量2kg．
（1）请分别画出两个物块受力示意图．
（2）为保证静止平衡，F有多大？
（3）当F变大，系统依旧保持相对静止，正方体物块受到的各力将发生怎样的变化？

Answer 1

分析 （1）对正方体重物受力分析，受重力、支持力和静摩擦力；对直角三角形木块受力分析，受重力、压力、静摩擦力和已知推力；
（2）对两个物体整体分析，受重力和推力，根据平衡条件求解推力；
（3）当F增加后，对整体分析得到加速度情况，再随正方体分析受力情况，根据牛顿第二定律分析各个力的变化情况．

解答 解：（1）对正方体受力分析，如图所示：

对三角形木块受力分析，如图所示：

（2）对两个物体整体分析，受重力和推力F，墙壁对整体无弹力和摩擦力，否则不能平衡，故：F=（M+m）g=（10+2）×10=120N；
（3）当F变大，整体受合力向上，故向上加速，根据牛顿第二定律，有：F-（M+m）g=ma，
F越大，合力越大，加速度越大，
正方体加速上升，超重，加速度越大，受斜面的支持力越大，静摩擦力也越大；
答：（1）两个物块受力示意图如图所示；
（2）为保证静止平衡，F有120N；
（3）当F变大，系统依旧保持相对静止，正方体物块受到的支持力和静摩擦力均变大．

点评 本题是力平衡问题，关键是明确物体的受力情况，结合平衡条件列式分析．
三力平衡的基本解题方法
①力的合成、分解法：即分析物体的受力，把某两个力进行合成，将三力转化为二力，构成一对平衡力，二是把重力按实际效果进行分解，将三力转化为四力，构成两对平衡力．
②相似三角形法：利用矢量三角形与几何三角形相似的关系，建立方程求解力的方法．应用这种方法，往往能收到简捷的效果．