Question

如圖所示，質(zhì)量為m＝0.2kg的小球固定在長為L＝0.9m的輕桿的一端，桿可繞O點(diǎn)的水平轉(zhuǎn)軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。（g＝10 m/s2)求：

(1)當(dāng)小球在最高點(diǎn)的速度為多大時(shí)，球?qū)�桿的作用力為零?

(2)當(dāng)小球在最高點(diǎn)的速度分別為6 m/s 和1.5 m/s 時(shí)，球?qū)�桿的作用力的大小與方向?

 

Answer 1

(1) 3m/s (2) 6N　　方向豎直向上 (3) 1.5N　　方向豎直向下

【解析】

試題分析：(1)球在最高點(diǎn)對(duì)桿作用力為零時(shí)，其受地球重力G提供球繞O作圓周運(yùn)動(dòng)所需向必力，故有

（2分）

代入數(shù)據(jù)解得：v＝3m/s（2分）

(2)當(dāng)球在最高點(diǎn)速度為v1＝6m/s時(shí)設(shè)桿對(duì)球的作用力為F1,取豎直向下為正，則有

（1分）

代入數(shù)據(jù)得：F1＝6N（１分）

由牛三定律有球?qū)�桿的作用力為F1，＝－6N　　方向豎直向上.（１分）

（3）當(dāng)球在最高點(diǎn)速度為v2＝1.5m/s時(shí)設(shè)桿對(duì)球的作用力為F2,仍取豎直向下為正，則有

（１分）

代入數(shù)據(jù)得：F2＝－1.5N（１分）

由牛三定律有球?qū)�桿的作用力為F2，＝1.5N　　方向豎直向下。（１分）

考點(diǎn)：本題考查圓周運(yùn)動(dòng)、牛頓運(yùn)動(dòng)定律