Question

6．如圖所示，質(zhì)量為M=2kg的木塊套在水平桿上，并用輕繩與質(zhì)量為m=1.2kg的小球相連．今用跟水平方向成α=37°角的力F=10N拉著球帶動(dòng)木塊一起向右勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中M、m相對(duì)位置保持不變，g取10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8．求：
（1）運(yùn)動(dòng)過程中輕繩中的彈力以及輕繩與水平方向的夾角θ；
（2）木塊與水平桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ．

Answer 1

分析 （1）以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，分析受力，作出力圖，根據(jù)平衡條件求解輕繩與水平方向夾角θ和拉力T；
（2）木塊和小球組成的整體為研究對(duì)象，分析受力情況，由平衡條件和摩擦力公式求解木塊與水平桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ．

解答 解：（1）對(duì)小球，受重力、拉力F和細(xì)線的拉力T，如圖1，根據(jù)平衡條件，有：
水平方向 Fcosα-T cosθ=0
豎直方向 Fsinα+T sinθ-mg=0
代入數(shù)據(jù)解得：tanθ=0.75   故θ=37°，T=10 N
（2）對(duì)滑塊和小球整體，收重力、拉力、支持力和滑動(dòng)摩擦力，如圖2，根據(jù)平衡條件，有：
水平方向：Fcosα-f=0
豎直方向：Fsinα+F_N-（m+M）g=0
其中：f=μF_N
代入數(shù)據(jù)，解得：μ=0.31
答：（1）運(yùn)動(dòng)過程中輕繩中的彈力為10N，輕繩與水平方向的夾角θ為37°；
（2）木塊與水平桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ為0.31．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及兩個(gè)物體的平衡問題，研究對(duì)象的選擇要靈活，此題采用隔離法與整體相結(jié)合的方法，也可以就采用隔離法研究．