0,NTsi
θ=0。
设想:过O作OA的垂线与杆交于B′点,由AO30cm,tgθ,得B′O的长为40cm。在直角三角形中,由三角形的边长条件得AB′50cm,但据题述条件AB50cm,故B′点与滑轮的固定处B点重合,即得φ90°。1)如图2所示选取坐标轴,根据平衡条件有GcosθTsi
θmg0,TcosθGsi
θ0。解得T≈8N,
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(2)圆环将要滑动时,得mGg=Tctgθ,mG06kg。(3)前已证明φ为直角。例6如图1所示,质量为m=5kg的物体放在水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数求当物体做匀速直线运动时,牵引力F的最小值和方向角θ。
分析本题考察物体受力分析:由于求摩擦力f时,N受F制约,而求F最小值,即转化为在物理问题中应用数学方法解决的实际问题。我们可以先通过物体受力分析。据平衡条件,找出F与θ关系。进一步应用数学知识求解极值。解作出物体m受力分析如图2,由平衡条件。∑FxFcosθμN0(1)∑FyFsi
θNG0(2)
由cos(θФ)1即θФ0时
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∴Ф30°,θ30°说明本题中我们应用了数学上极值方法,来求解物理实际问题,这是在高考中考察的一项重要能力。在以后解题中我们还会遇到用如:几何法、三角形法等数学方法解物理问题,所以,在我们学习物理时,逐步渗透数学思想,对解决物理问题是很方便的。但要注意,求解结果和物理事实的统一性。例7如图1,A、B两物体质量相等,B用细绳拉着,绳与倾角θ的斜面平行。A与B,A与斜面间的动摩擦因数相同,若A沿斜面匀速下滑,求动摩擦因数的值。
分析本题主要考察受力分析及物体平衡条件。选择A为研究对象,分析物体A受力,应用正交分解法。据平衡条件求解。解取A为研究对象,画出A受力如图2,建立如图所示坐标系。据物体平衡条件∑Fxmgsi
θf1f20(1)∑Fy=N1NBmgcosθ0(2)其中f1μN1(3)f2μNB(4)由B受力知NB=mgcosθ(5)
联立上面式(1)(2)(3)(4)(5)得说明(1)本题在进行受力分析时,要注意A与斜面C的接触力N1和f1,A与物体B的接触力N2和f2,一定注意,N1和N2的取值。(2)本题可以变化为若A沿斜面加速下滑,或沿斜面减速下滑。μ应满足关系?则加速时mgsi
θ>μN1μNB
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(3)摩擦力公式f=μN,有时因物体只受水平作用力,fμNμmg,但当物体受力变化以后,N就不一定等于mg了,如图3的两个情形。
所以切记:公式一定要写成μN。对N求解不要想当然,应据题设进行实际分析而得。【例8】如图1所示,支杆BCr