Question

3．如圖所示，A物重200N，B物重100N，用輕繩經(jīng)過(guò)定滑輪后系在一起，輕繩長(zhǎng)1m，經(jīng)過(guò)定滑輪后連接A的繩長(zhǎng)60cm，B物體在擺到最高點(diǎn)時(shí)，繩與豎直方向夾角為60°，則A物體此時(shí)對(duì)地面的壓力大小為多少？B物體由最高點(diǎn)擺下時(shí)，A物體對(duì)地面的壓力最小值為多少？

Answer 1

分析 當(dāng)B擺到最高點(diǎn)時(shí)，向心力為零，B在沿繩子方向上的合力為零，根據(jù)沿繩子方向合力為零求出繩子的拉力，再隔離對(duì)A分析，通過(guò)共點(diǎn)力平衡求出支持力的大小，從而通過(guò)牛頓第三定律求出A對(duì)地面的壓力；B物體由最高點(diǎn)擺下時(shí)，到達(dá)最低點(diǎn)速度最大，繩子拉力也最大，此時(shí)A對(duì)地面的壓力最小，根據(jù)牛頓第二定律以及第三定律分析即可．

解答 解：B擺到最高點(diǎn)時(shí)v_B=0，所需的向心力為0．繩子的拉力為：
T_B=G_Bcos60°=100×$\frac{1}{2}$N=50N．
對(duì)A，繩子的拉力為：T_A=T_B=50N
又T_A+N_A=G_A，得：N_A=150N，方向豎直向上．
由牛頓第三定律得，A對(duì)地面的壓力為150N，方向豎直向下．
B物體由最高點(diǎn)擺下時(shí)，到達(dá)最低點(diǎn)速度最大，最大速度為：
v=$\sqrt{2gl（1-cos60°）}=\sqrt{2×10×0.6×\frac{1}{2}}$=$\sqrt{6}m/s$，
在最低點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律得：
T-G_B=m_B$\frac{{v}^{2}}{l}$
解得：T=200N，
對(duì)A受力分析，根據(jù)平衡條件可知，對(duì)面對(duì)A的支持力N=0，則A物體對(duì)地面的壓力最小值為0．
答：物體A在B擺到最高點(diǎn)時(shí)對(duì)地面的壓力為150N，B物體由最高點(diǎn)擺下時(shí)，A物體對(duì)地面的壓力最小值為0．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道B在擺動(dòng)時(shí)，靠沿繩子方向上的合力提供向心力，當(dāng)速度為零時(shí)，沿繩子方向上的合力為零．