Question

如图所示，质量为m的小球，用一细线悬挂在天花板上，现用一大小恒定的外力慢慢将小球拉起，在小球可能的平衡位置中，细线与竖直方向的最大偏角是多少？

Answer

满足

【解析】

小球被慢慢拉起的过程中，可以认为小球处于动态平衡状态，合力为0，对小球受力分析，小球受3个力作用：重力、外力F和线的拉力，如图甲所示，其中重力不变，F的大小不变，这是图解法适用的第2类题型——三力平衡，一个力恒定，另一个力大小不变。

甲 乙

在受力分析的基础上画出力的平行四边形，如图甲所示，将拉力平移，作出力的矢量三角形，3个力首尾相接围成封闭的矢量三角形，合力为0，处于平衡状态。若要保证在慢慢拉起小球的过程中力F大小不变，可以根据数学知识，以与F的交点为圆心、以F的大小为半径作图，而和F的交点就在圆周上，如图乙，当细线与竖直方向偏角最大时， 与圆相切，此时偏角满足。