如圖所示,在游樂(lè)園的一個(gè)轉(zhuǎn)軸上,有一個(gè)質(zhì)量為m=1kg,半徑為r=0.1m的勻質(zhì)球,用長(zhǎng)為L(zhǎng)=2m的細(xì)線系。笙铝星闆r下,細(xì)線受到的拉力.(g取)

(1)轉(zhuǎn)盤以角速度ω=2rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng);

(2)轉(zhuǎn)盤以角速度ω=5rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng).

答案:略
解析:

(1)10N,與豎直方向夾角正弦(2)50N,與豎直方向夾角余弦

解:根據(jù)圓錐擺運(yùn)動(dòng)的判定式,

①當(dāng)時(shí),球不做圓錐擺運(yùn)動(dòng).其質(zhì)心繞轉(zhuǎn)軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng).

②根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系式有

,

由①②得,細(xì)線受到的拉力為mg=10N

③當(dāng)時(shí),球做圓錐擺運(yùn)動(dòng).

細(xì)線與豎直方向夾角增大到,細(xì)線上拉力為.水平方向:

豎直方向:,

該題與本節(jié)中例1類似,在這里我們可用圓錐擺的運(yùn)動(dòng)規(guī)律解釋.根據(jù)圓錐擺角速度的計(jì)算式ω=得到開(kāi)始高度為h時(shí)的角速度為,再討論ω<和ω>兩種情況下線繩的拉力.

把握?qǐng)A錐擺模型,確定圓錐擺的特征值,如與豎直方向夾角θ、高度

h、半徑r等,準(zhǔn)確地利用已有規(guī)律解題.


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