问题
问答题
如图（a）所示，质量为M=10kg的滑块放在水平地面上，滑块上固定在一个轻细杆ABC，∠ABC=45°．在A端固定一个质量为m=2kg的小球，滑块与地面间的动摩擦因数为μ=0.5．现对滑块施加一个水平向右的推力F1=84N，使滑块做匀加速运动．求此时轻杆对小球作用力F2的大小和方向．（取g=10m/s2）有位同学是这样解的：
小球受到重力及杆的作用力F2，因为是轻杆，所以F2方向沿杆向上，受力情况如图（b）所示．根据所画的平行四边形，可以求得：
F2=
mg=2
×2×10N=202
N．2
你认为上述解法是否正确？如果不正确，请说明理由，并给出正确的解答．
答案
小球受重力、杆的弹力，在两个力共同作用下产生水平向右的加速度．
以小球和滑块系统为研究对象进行受力分析知
F合=F-f=F-μ（m+M）g
据牛顿第二定律知：F合=（m+M）a
系统产生的加速度a=
=F-μ(M+m)g M+m
m/s2=2m/s284-0.5×(10+2)×10 10+2
由题意知小球所受合力F合1=ma=4N
对小球进行受力分析：小球受重力、杆的弹力F，这两个力的合力大小为4N且在水平方向，
如图知：已知G=2×10N=20N，F合1=ma=4N，求Fx，则：
Fx=
=G2+F合12
N=20.4N416
Fx的方向如图所示，即所成角α的正切值为tanα=
=5G F合1
答：上述解法不正确，杆对小球的作用力不一定沿杆的方向，作用力的大小与方向具体由小球的加速度a的大小来决定，并随着a的变化而变化．
杆对小球的作用力大小为20.4N，方向斜向右上方，与水平方向夹角的正切值为5．