如圖所示,小車在斜面上沿斜面向下運動,當小車以不同的加速度運動時,系在小車頂部的小球分別如圖中①②③所示三種狀態(tài).
①中細線呈豎直方向,②中細線垂直斜面,③中細線水平.試分別求出上述三種狀態(tài)中小車的加速度.(斜面傾角為θ)
分析:本題的突破口是:小車沿斜面加速下滑,故物體的加速度沿斜面方向,所以小球所受的合力沿斜面方向向下,這樣就可求出小球所受的合外力從而求出物體加速度的大小.
解答:解:①中細線呈豎直方向,小球受重力和豎直向上的拉力,二力平衡,故小車的加速度為零
②中細線垂直斜面以小球為研究對象,其受力如圖所示

由牛頓第二定律得:a=
mgsinθ
m
=gsinθ

方向:沿斜面豎直向下
③中細線水平以小球為研究對象,其受力如圖所示,

由于F沿斜面方向,故有tanθ=
mg
F

所以擺線的拉力F=
mg
tanθ
=mgctgθ

sinθ=
mg
ma
a=
g
sinθ
方向沿斜面向下
答:①中細線呈豎直方向,②中細線垂直斜面,③中細線水平三種狀態(tài)下,小車的加速度分別為①a=0  ②a=gsinθ,方向沿斜面向下  ③a=
g
sinθ
,方向沿斜面向下.
點評:小車只能沿斜面加速下滑,故小車的加速度沿斜面方向,所以小球的加速度也沿斜面方向,即小球所受的合外力沿斜面方向,重力大小方向已知,這樣就知道了合力的方向和大小,從而求出繩子的拉力和小球的加速度.
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gsinβ
gsinβ

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