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如圖所示,將質量分布均勻、重量為G、半徑為R的光滑圓球,用長度也為R的細繩拴在豎直墻壁上.要求得繩子對球的拉力FT和墻對球的支持力FN,通常有力的合成、力的分解和正交分解三種方法.請你:
(1)畫出這三種求解方法的力的圖示.在力的合成方法中,要說明合力是哪兩個力的合力,在力的分解中,請對重力進行分解;
(2)從三種方法中任選一種方法,解出繩子對球的拉力FT和墻對球的支持力FN的大小.
分析:(1)圓球受到重力G、繩子對球的拉力FT和墻對球的支持力FN,合成法:作出任意兩個力的合力,與第三個力等值、反向;分解法:將重力按作用效果進行分解;正交分解法:建立坐標系,將各力分解到相互垂直的兩個方向.
(2)根據平衡條件列式,求繩子對球的拉力FT和墻對球的支持力FN的大小.
解答:解:(1)力的示意圖如下:第一個圖是合成法:作出G和支持力FN的合力,與拉力FT等值、反向.
第二個力圖是分解法,將重力按作用效果進行分解;
第三個圖是正交分解法.

(2)以力的合成為例
從題目所給條件可知,傾角θ=30°,由直角三角形知識可得
  FN=Gtanθ=
3
3
G

  FT=F=
G
cosθ
=
2
3
G
3

答:(1)畫出這三種求解方法的力的圖示如圖.
(2)繩子對球的拉力FT和墻對球的支持力FN的大小分別為:
3
3
G
2
3
3
G
點評:力的合成、力的分解和正交分解是處理共點力平衡問題常用的三種方法,要注意它們之間的區別.
練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,將質量分布均勻、重為G的光滑圓球,用細繩拴在豎直墻壁上,已知細繩與豎直墻壁間的夾角為θ.
(1)畫出圓球的受力示意圖;
(2)求繩子對圓球的拉力大小;
(3)求圓球對墻壁的壓力大小.

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如圖所示,將質量分布均勻、重為G的光滑圓球,用細繩拴在豎直墻壁上,已知細繩與豎直墻壁間的夾角為θ.
(1)畫出圓球的受力示意圖;
(2)求繩子對圓球的拉力大小;
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