Question

3．如圖，一橫截面為直角三角形的木塊的傾斜面上放置一正方體重物，斜面的一側(cè)面靠在豎直粗糙墻壁上，在力F的作用下，木塊和物體一起處于靜止?fàn)顟B(tài)，其中斜面體質(zhì)量為10kg，正方體物塊質(zhì)量2kg．
（1）請(qǐng)分別畫出兩個(gè)物塊受力示意圖．
（2）為保證靜止平衡，F(xiàn)有多大？
（3）當(dāng)F變大，系統(tǒng)依舊保持相對(duì)靜止，正方體物塊受到的各力將發(fā)生怎樣的變化？

Answer 1

分析 （1）對(duì)正方體重物受力分析，受重力、支持力和靜摩擦力；對(duì)直角三角形木塊受力分析，受重力、壓力、靜摩擦力和已知推力；
（2）對(duì)兩個(gè)物體整體分析，受重力和推力，根據(jù)平衡條件求解推力；
（3）當(dāng)F增加后，對(duì)整體分析得到加速度情況，再隨正方體分析受力情況，根據(jù)牛頓第二定律分析各個(gè)力的變化情況．

解答 解：（1）對(duì)正方體受力分析，如圖所示：

對(duì)三角形木塊受力分析，如圖所示：

（2）對(duì)兩個(gè)物體整體分析，受重力和推力F，墻壁對(duì)整體無彈力和摩擦力，否則不能平衡，故：F=（M+m）g=（10+2）×10=120N；
（3）當(dāng)F變大，整體受合力向上，故向上加速，根據(jù)牛頓第二定律，有：F-（M+m）g=ma，
F越大，合力越大，加速度越大，
正方體加速上升，超重，加速度越大，受斜面的支持力越大，靜摩擦力也越大；
答：（1）兩個(gè)物塊受力示意圖如圖所示；
（2）為保證靜止平衡，F(xiàn)有120N；
（3）當(dāng)F變大，系統(tǒng)依舊保持相對(duì)靜止，正方體物塊受到的支持力和靜摩擦力均變大．

點(diǎn)評(píng) 本題是力平衡問題，關(guān)鍵是明確物體的受力情況，結(jié)合平衡條件列式分析．
三力平衡的基本解題方法
①力的合成、分解法：即分析物體的受力，把某兩個(gè)力進(jìn)行合成，將三力轉(zhuǎn)化為二力，構(gòu)成一對(duì)平衡力，二是把重力按實(shí)際效果進(jìn)行分解，將三力轉(zhuǎn)化為四力，構(gòu)成兩對(duì)平衡力．
②相似三角形法：利用矢量三角形與幾何三角形相似的關(guān)系，建立方程求解力的方法．應(yīng)用這種方法，往往能收到簡(jiǎn)捷的效果．