Question

15．如圖所示，一個(gè)重為5N的大砝碼，用細(xì)線懸掛在O點(diǎn)，現(xiàn)用一水平力F（可改變大小和方向）拉磚碼，使懸線偏離豎直方向37°時(shí)處于靜止?fàn)顟B(tài)．
（1）若所用拉力F水平，求拉力F的大小；
（2）若要所用拉力F的最小，求拉力F的大小和方向；
（3）若所用拉力F大小為4N，求拉力F的方向．

Answer 1

分析 （1）分析物體的受力情況，作出受力分析圖，根據(jù)平衡條件進(jìn)行分析即可求出拉力的大�。�
（2）根據(jù)動(dòng)態(tài)平衡規(guī)律進(jìn)行分析，則可明確最小值的方向和大�。�
（3）根據(jù)動(dòng)態(tài)分析規(guī)律可何時(shí)拉力大小可以為4N，再根據(jù)幾何關(guān)系即可明確拉力的方向．

解答 解：（1）若拉力水平，物體受重力、水平拉力以及繩子的拉力處于平衡狀態(tài)，由圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系可知，拉力F=mgtan37°=5×$\frac{3}{4}$=3.75N；
（2）根據(jù)動(dòng)態(tài)分析可知，當(dāng)拉力與T的方向相互垂直時(shí)，拉力最小，由幾何關(guān)系可知F'=mgsin37°=5×$\frac{3}{5}$=3N；，方向與水平方向成37°，斜向上；
（3）由于水平方向上拉力為3.75N，故4N時(shí)，拉力應(yīng)斜向下，根據(jù)幾何關(guān)系可知，$\frac{5}{sinα}=\frac{4}{sin37°}$
解得sinα=$\frac{3}{4}$
故α=arcsin0.75；
因此F''與水平方向夾角為53°-arcsin0.75，斜向下；
答：（1）若所用拉力F水平，拉力F的大小為3.75N；
（2）若要所用拉力F的最小，拉力F的大小為4N，方向斜向下；
（3）若所用拉力F大小為4N，拉力F的方向?yàn)榕c水平方向成53°-arcsin0.75角，斜向下

點(diǎn)評(píng) 本題考查共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用，要注意明確平衡關(guān)系的應(yīng)用，知道動(dòng)態(tài)分析規(guī)律，明確何時(shí)存在最小值，同時(shí)注意根據(jù)幾何關(guān)系進(jìn)行分析求解即可．