Question

（08年南京市一模）（10分）如圖（a）所示，質量為M = 10kg的滑塊放在水平地面上，滑塊上固定一個輕細桿ABC，∠ABC = 45°．在A端固定一個質量為m = 2kg的小球，滑塊與地面間的動摩擦因數為m = 0.5．現對滑塊施加一個水平向右的推力F₁ = 84N，使滑塊做勻加速運動．求此時輕桿對小球作用力F₂的大小和方向．（取g＝10m/s²）

有位同學是這樣解的――

小球受到重力及桿的作用力F₂，因為是輕桿，所以F₂方向沿桿向上，受力情況如圖（b）所示．根據所畫的平行四邊形，可以求得：

F₂ ＝mg ＝ ×2×10N ＝ 20N．

你認為上述解法是否正確？如果不正確，請說明理由，并給出正確的解答．

   

Answer 1

   解析：

結果不正確．………………………………………（2分）

 

    桿AB對球的作用力方向不一定沿著桿的方向，它可能會是右向上的方向．大小和方向具體由加速度a的大小來決定．并隨著加速度a的變化而變化．………………（2分）

 

由牛頓第二定律，對整體有  F－μ(M+m)g＝（M＋m）a ………………………（2分）

 

解得a＝m/s² = 2 m/s²………………（1分）

 

F₂ = …………（1分）

 

輕桿對小球的作用力F₂與水平方向夾角，斜向右上．（2分）