解:建立如图所示的坐标系,质点
M位于坐标原点,该圆弧的参方程为
(??x?Rcos???y?Rsin?????) 22?在圆弧细棒上截取一小段,其长度为ds,它的质量为?ds,到原点的距离为R,其夹角为
?,它对质点M的引力?F的大小约为
?F?k?m?ds 2R?F在水平方向(即x轴)上的分力?Fx的近似值为
?Fx?k?而 ds?(dx)?(dy)?Rd?
于是,我们得到了细棒对质点的引力在水平方向的分力Fx的元素,
22m?dscos? R2dFx?故
?km?cos?d? R?Fx?类似地
?dFx??2?2?km?2km?? cos?d??sin??RR222??Fy??dFy??2?2?km???Rsin?d??0
22因此,引力的大小为
2km??sin,而方向指向圆弧的中心。 R2小结 利用“微元法”思想求变力作功、水压力和引力等物理问题