题目内容

如图所示,在倾角为α的斜面上,放一质量为m的光滑小球,球被挡板挡住,试分析:

(1)挡板竖直时,板、斜面对球的弹力各多大?

(2)板如何放置时,板对球的弹力最小?

答案:
解析:

  分析:取球研究,受三个力作用而平衡,可利用平衡条件求解.

  解:(1)如图所示,作出受力示意图,建立平面直角坐标系,将F2分解.

  由平衡条件知

  水平方向:F2sina=F1  ①

  竖直方向:FNcosα=mg  ②

  由②得斜面对球的弹力

  F2=mg/cosα

  将F2=mg/cosα代入①式得板对球的弹力.

  F1=mgtanα.

  (2)球所受的三个力中,重力的大小、方向确定,斜面对球弹力的方向也确定,则两弹力F1、F2的合力大小、方向确定,如图所示,板对球弹力的最小值为=mgsinα.此时板与斜面垂直.

  评注:在求力的极值时,注意联系第一章中讲过的力的合成与分解的知识.


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