03-03-09_沿斜杆下滑的摆球平衡角度
本期高中物理竞赛试题，我们共同来研究以下非惯性参考系下的物体受力分析的题目，通常情况下，非惯性参考系分析受力的题目一般存在两种处理方法，首先就是按照一般的受力分析方式解决，在对物体受力分析的同时需要进一步分析出来哪些力在什么方向上的合力产生了该方向上的加速度，并进一步联立方程后对问题经行求解，另一种方式就是引入惯性力修正的方式经行解答，在引入惯性力修正，即在选取了一个非惯性系为分析受力的参考系，此时一般就能将复杂的运动过程转变成静止等较为简单能够处理的情况，然后按照受力平衡的情况列方程求解问题，这两种思路就其本质而言其实是相同的，都利用了牛顿第二定律，因此两种方式列出来的方程可以经过简单的变形得到相同的形式的。
本期题目小编选取了一个匀加速直线运动下的圆周运动，通过合理选择非惯性参考系的方式，引入惯性力修正后，就能够将这个复杂的运动分解成匀加速直线运动和圆周运动，并能够通过各自的运动学方程经行求解。
高中物理竞赛典型例题与解题步骤
在与水平方向成a角的光滑直杆上套有一质量为m1的小圆环，一根轻绳系在小圆环上，绳下挂一质量为m2的小球，如图1所示，求：
(1)当绳静止在竖直方向时释放小圆环，释放的瞬间绳上的张力。(2)若小圆环与小球质量相等，绳与竖直方向成多大角度时释放小圆环，绳在运动过程中不会发生摆动。高中物理竞赛典型例题解题方法与思路
本期题目的重难点主要体现在以下几个方面：首先就是对小圆环和小球的运动分析，由于当将小圆环和小球看作一个整体来分析时，不难发现连接小圆环和小球的绳子中的张力属于系统内力，对整体受力分析没有影响，而对于整体而言，属于系统外力的只有垂直于直杆向上的支持力和重力的作用，因此对于整体而言，在这两个力的作用下，产生的加速度必定要沿着斜面向下的方向的，因此对于小圆环而言，其加速度方向由于受到直杆的作用，必定要沿着直杆向下的方向，而小球在刚开始运动的瞬间，其加速度的方向也就必然要沿着直杆的方向上，因此对于后面的运动，小圆环将做匀加速直线运动，而小球则要围绕圆环做单摆振动，当然题目并没有要求进一步分析后面的运动过程。
其次，这个题目在运动情况已经明确的情况下，需要进一步分析小圆环和小球的受力情况，首先看看小圆环的受力，在分析小圆环的受力情况时，可以不必非常认真的探讨参考系的问题，选取地面为参考系即可，此时小圆环受到直杆提供的支持力，垂直于直杆向上的方向，绳子的拉力，这个力一定是沿着绳子方向的，还有一个就是小圆环自身的重力，在这三个力的共同作用下，小圆环将按照上面分析的运动过程，沿着直杆做匀加速直线运动，由具体的受力分析不难发现，其沿直杆方向的加速度是由重力的沿直杆方向分力和绳子拉力沿直杆方向的分力提供的，因此列出解题步骤中的方程一。而后在分析小球的受力情况时，由于小球的运动受到小圆环的影响，因此在分析小球受力的时候，选取小圆环为参考系，在这样的情况下，由于小圆环并不是惯性参考系，因此需要引入惯性力经行分析，在引入惯性力后，对小球受力分析发现小球还受到重力和拉力的作用，考虑到小球在竖直方向上受力平衡，因此列出解题步骤中的方程二，联立方程后就能解出答案了。
对于题目的第二问，其实做法与第一问还是比较类似的，发生变化的主要有两点，首先就是绳子的方向发生了变化，因此假设绳子与竖直方向的夹角后，在进一步受力分析时，就需要认真分析各个角度的大小关系了，其二，就是对于第二问而言，要明确在小圆环下滑过程中，小球的摆动位置没有发生变化这句话，这句话就说明了相对于小圆环，小球在运动过程没有相对运动，即小球相对于小圆环是静止状态，这就相比于第一问而言在受力上更加简单了，但是需要注意的是，由于第二问比第一问多了一个未知量，绳子与竖直方向的夹角，因此在列方程的时候，就需要多一个方程，此时对小球受力分析的水平方向方程就需要了。