题目内容

11.如图,在水平粗糙横杆上,有一质量为m的小圆环A,用一细线悬吊一个质量为m的球B.现用一水平拉力缓慢地拉起球B,使细线与竖直方向成37°角,此时环A仍保持静止(sin37°=0.6°,cos37°=0.8).求:
(1)水平拉力F的大小;
(2)横杆对环的支持力和摩擦力的大小.

分析 (1)对小球受力分析,然后根据共点力平衡条件列式求解;
(2)对小环和小球整体受力分析,然后根据共点力平衡条件列式求解.

解答 解:(1)取小球为研究对象进行受力分析,受到拉力F、重力G、细线拉力FT,由平衡规律得:

FTsin37°=F
FTcos37°=mg
联立解得:
F=0.75mg   
(2)取AB组成的系统为研究对象,受到总重力、支持力、拉力和滑动摩擦力,如图

根据共点力平衡条件,有
FN=2mg
Ff=F
故横杆对环的支持力大小为2mg,方向竖直向上,环受到的摩擦力大小为0.75mg,方向水平向左.
答:(1)水平拉力F的大小为0.75mg;
(2)横杆对环的支持力为2mg,摩擦力的大小为0.75mg.

点评 本题关键在于运用整体法和隔离法对整体和小球受力分析,然后根据共点力平衡条件列式求解,对于研究对象的灵活选择,有时可以使问题大大简化,起到事半功倍的效果.

练习册系列答案
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1.用拉力传感器和速度传感器“探究加速度a与物体受力F的关系”的实验装置示意图如图1所示,实验中用拉力传感器记录小车所受拉力大小,在长木板上相距L=48.0cm的A、B两个位置分别安装速度传感器1和2,用以记录小车到达A、B两位置时的速率.

(1)实验主要步骤如下:
①将拉力传感器固定在小车上;
②调整长木板的倾角角度,以平衡小车受到的摩擦力,在不挂钩码的情况下,轻推小车,看小车是否做匀速直线运动;
③把细线的一端固定在拉力传感器上,另一端通过定滑轮与钩码相连;
④接通电源后自O点静止释放小车,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率vA、vB
⑤改变所挂钩码的数量,重复④的操作.
(2)表中记录了实验测得的几组数据,(vB2-vA2)是两个速度传感器记录速率的平方差,用本题中设定的物理量表述加速度,其表达式a=$\frac{{{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}}{2L}$.
次数F(N) (vB2-vA2)(m2/s2a(m/s2
10.600.770.80
21.041.611.68
31.422.34 2.44
42.624.654.84
53.005.495.72
(3)请根据表中提供的数据,在如图2“a-F”坐标系中描点作图,作出“a-F”图象.
(4)从理论上来看“a-F”图象是过原点的一条直线,本次实验得到的图线却不过坐标原点,其中原因是没有完全平衡摩擦力或拉力传感器读数偏大.

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