Question

4．如图所示，长度为l的轻绳上端固定在O点，下端系一质量为m的小球（小球的大小可以忽略）．
（1）在水平拉力F₁的作用下，轻绳与竖直方向的夹角为α，小球保持静止．画出此时小球的受力图，求水平力F₁的大小； 
（2）如果小球从最低点静止开始在水平恒力F₂作用下往右摆，摆到最高点后往回摆，已知最大摆角恰好也为α，求水平恒力F₂ 的大小．

Answer 1

分析 （1）对小球受力分析，由共点力的平衡条件可求得小球受到的水平力F₁的大小；
（2）对小球从最低点到最高点的过程中，由动能定理可求得F₂的大小．

解答 解：（1）小球受到的重力、轻绳拉力和水平力的作用，受力图如下
小球静止，
由共点力平衡条件可知：
F_合=0
故F₁=mgtanα；
（2）从最低点到最高点过程
由动能定理得：
F₂lsinα-mgl（1-cosα）=0-0
解得：F₂=$\frac{1-cosα}{sinα}$mg；

点评 本题考查动能定理及共点力平衡条件的应用，要注意正确受力分析及过程分析，建立物理模型才能选择正确的物理规律．