Question

一道高一的物理力学题（高一，别讲得太深奥了，讲详细一点，O(∩_∩)O谢谢）

如图所示
在质量为1kg的重物上系着一条长30cm的细绳，细绳的另一端连着套在水平棒上可以滑动的圆环，环与棒间的动摩擦因素为0.75，另有一条细绳，其一端跨过定滑轮，定滑轮固定在距离圆环0.5m的地方，当细绳的端点挂上重物G，而圆环将要滑动时，试问：
①长为30cm的细绳的张力是多少？
②圆环将要开始滑动时，重物G的质量是多少？
③∠1多大？（环的重力忽略不计）

Answer 1

讲起来容易，但打字和画图很繁。所以只讲一下过程。
圆环将要滑动，即还处在平衡状态。重物受到重力和二绳的拉力平衡。二绳的水平分力相等，所以二绳的角度相等。
（1和3）二绳的竖直分力等于重力，所以绳的拉力的竖直分力等于重力的一半，即5N，而绳的拉力的水平分力等于环的摩擦力，而环的摩擦力等于绳的竖直分力乘摩擦因素，这样就可求出绳的拉力和绳的夹角。
（2）重物G的重力等于绳的拉力，即可求出G的质量。

Answer 2

解析：因为圆环将要开始滑动，所以可以判定本题是在共点力作用下物体的平衡问题．
　　由平衡条件Fx＝0，Fy＝0，
　　建立方程有：μFN－FTcosθ＝0，FN－FTsinθ＝0。
　　所以tanθ＝1/μ，θ＝arctan(1/μ)＝arctan(4/3).
　　设想：过O作OA的垂线与杆交于B′点，由AO＝30cm，tanθ＝4/3得，B′O的长为40cm.
　　在直角三角形中，由三角形的边长条件得AB′＝50cm，但据题设条件AB＝50cm，故B′点与定滑轮的固定处B点重合，即得φ＝90°。
　　(1)如图所示，选取坐标系，根据平衡条件有：
　　Gcosθ＋FTsinθ－mg＝0
　　FTcosθ－Gsinθ＝0.
　　即FT＝8N.
　　(2)圆环将要滑动时，得：
　　mGg＝FTcotθ，mG＝0.6kg.
　　(3)前已证明φ为直角，故φ＝90°.
　　答案：(1)8N；(2)0.6kg；(3)90°。

Answer 3

曾经我做过这道题，但是我忘了步骤了。。。Sorry~