解题思路:(1)对小球受力分析,受重力、支持力和拉力,根据平衡条件并运用合成法列式求解;
(2)对小球和斜面体整体受力分析,受重力、拉力、支持力和摩擦力,根据平衡条件并运用正交分解法列式求解.
(1)选小球为研究对象,受力分析并合成如图:
由平衡条件:F′=mg
由平面几何知识可得:N与F′夹角为30°,T与F′夹角也为30°
故画出的平行四边形为菱形,连接对角线便可找出直角三角形:
故:cos30°=
1
2mg
T=
1
2mg
N
得:T=N=
3mg
3=
10
3
3N
(2)再对小球和斜面组成的整体受力分析,受力分析如图:
根据共点力平衡条件,有:
水平方向:f=Tsin30°
竖直方向:N+Tcos30°=(M+m)g
解得:
f=Tcos30°=
5
3
3N;
N=(M+m)g-Tcos30=(1+3)×10-
3
2×
10
3
3=35N
若恰好滑动,动摩擦因数为:μ=
f
N=
5
3
3
35=
3
21;
答:(1)悬绳对小球的拉力和斜面对小球支持力的大小均为
10
3
3N;
(2)为使整个系统静止不动,斜面与地面的动摩擦因数至少为
3
21.
点评:
本题考点: 共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用.
考点点评: 对小球和斜面进行受力分析,运用力的合成或分解结合共点力平衡条件解决问题.选择好合适的研究对象有事半功倍的效果.