用长为L的轻质细杆拉着质量为m的小球在竖直平面内作圆周运动,小球运动到最高点时,速率等于2,不计空气阻力,求:(1)小球在最高点所受力的大小和方向?(2)小球运动到最

发布时间:2020-08-05 10:21:37

用长为L的轻质细杆拉着质量为m的小球在竖直平面内作圆周运动,小球运动到最高点时,速率等于2,不计空气阻力,求:
(1)小球在最高点所受力的大小和方向?
(2)小球运动到最低点时的速度大小是多少?

网友回答

解:
(1)假设小球在最高时,所受杆的弹力方向竖直向下,由牛顿第二定律得
??????? mg+F=m,又v=2,
??? 得到F=m-mg=3mg>0,说明弹力的方向竖直向下.
(2)小球从最高点运动到最低点过程中,由机械能守恒定律得
???? 2mgL+=
代入解得:小球运动到最低点时的速度大小v′=2.
答:(1)小球在最高点所受力的大小3mg,方向竖直向下;
??? (2)小球运动到最低点时的速度大小为.
解析分析:(1)假设小球在最高时,所受杆的弹力方向竖直向下,则由重力和杆的弹力的合力提供小球的向心力,由牛顿第二定律求出杆的弹力大小和方向.
(2)小球从最高点运动到最低点过程中,只有重力做功,其机械能守恒,由机械能守恒定律求解球运动到最低点时的速度大小.

点评:本题是向心力知识和机械能守恒定律的综合,常规题.对于第(1)问,也可以求出杆对球恰好没有弹力时的速度v0=,根据v=2>v0,判断出小球在最高点所受杆的力方向竖直向下.
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