如圖所示,長為R的輕繩一端固定于O點,另一端栓一質量為m的小球,把球拉至最高點A,然后以
v0=的水平速度推出.計算:(1)繩被拉直時小球的位置;(2)小球經(jīng)過最低點C時繩對小球的拉力F?(設繩被拉直后小球沿繩方向的分速度變?yōu)榱悖?/div>
分析:先根據(jù)小球的初速度判斷小球是做平拋運動還是圓周運動然后具體分析
解答:解:(1)小球如果做圓周運動需要的最小速度Vmin=
而現(xiàn)在小球的初速度V
0<
,故小球開始做平拋運動,
設小球平拋運動下落高度為R時運動時間為t,根據(jù)平拋運動規(guī)律:R=
gt
2 得:t=
此時水平位移為x,則:x=v
0t=R
以小球恰好從與O點水平距離O為R的一點開始做圓周運動.
(2)設小球經(jīng)過與O水平的位置時豎直方向分速度為v
y,因為繩子被拉直后水平方向分速度變?yōu)?,所以只保留豎直方向分速度,
則:v
y=gt=
由與O水平運動到最低點過程中只有重力做功,設小球到達最低速度為vy,根據(jù)動能定理:
mgR=
mv
2-
mv
y2 解得:v=2
對小球在最低點時受力分析,根據(jù)牛頓第二定律:F-mg=m
解得:F=5mg
答:(1)繩被拉直時小球的位置為與O水平向右距離為R處.
(2)小球經(jīng)過最低點C時繩對小球的拉力為5mg.
點評:本題的難點在于判斷小球開始時做平拋運動還是圓周運動