题目内容

如图所示,一质量为1kg的小球穿在斜杆上,斜杆与水平方向成30°角,球与杆之间的动摩擦因素为数学公式,球受竖直向上的拉力F为20N时,球的加速度a为________;若要使球上滑过程中,拉力做功最少,则拉力F的大小为________N.

2.5m/s2    10
分析:对小球进行受力分析,求出合力,根据牛顿第二定律求出加速度.要使球上滑过程中,拉力做功最少,则要求仅仅克服重力做功,所以只有不受摩擦力作用.再次受力分析,小球受到重力与拉力相平衡.
解答:如图所示以加速度的方向即沿杆的方向为x轴,建立直角坐标系,
有Fsin30°-mgsin30°-μFN=ma,

Fcos30°=mgcos30°+FN
解得a=2.5m/s2
当拉力与重力相平衡时,拉力做功最少.所以拉力大小为10N
故答案为:2.5m/s2;10
点评:本题考查牛顿第二定律和力的合成与分解相关知识点.运动学与力学这类题目一般分两种类型,一种是已知运动情况求受力情况,另一种是已知受力情况求运动情况,加速度是联系他们的桥梁,因此求加速度是解题的关键.
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