题目内容

如图所示,在箱内的固定光滑斜面(倾角为α)上用平行于斜面的细线固定一木块,木块质量为m.

当(1)箱以加速度a匀加速上升时,

(2)箱以加速度a匀加速向左时,分别求线对木块的拉力F1和斜面对箱的压力F2

答案:
解析:

  解:(1)a向上时,由于箱受的合外力竖直向上,重力竖直向下,所以F1、F2的合力F必然竖直向上.可先求F,再由F1FsinαF2Fcosα求解,得到:F1m(ga)sinαF2m(ga)cosα

  显然这种方法比正交分解法简单.

  (2)a向左时,箱受的三个力都不和加速度在一条直线上,必须用正交分解法.可选择沿斜面方向和垂直于斜面方向进行正交分解,(同时也正交分解a),然后分别沿x、y轴列方程求出F1F2

  F1m(gsinαacosα),F2m(gcosαasinα)

  经比较可知,这样正交分解比按照水平、竖直方向正交分解列方程和解方程都简单

  还应该注意到F1的表达式F1m(gsinαacosα)显示其有可能得负值,这意味这绳对木块的力是推力,这是不可能的.可见这里又有一个临界值的问题:当向左的加速度agtanαF1m(gsinαacosα)沿绳向斜上方;当a>gtanα时木块和斜面不再保持相对静止,而是相对于斜面向上滑动,绳子松弛,拉力为零.


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