Question

如圖質(zhì)量為m=0.2kg的小球固定在長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.9m的輕桿一端，桿可繞O點(diǎn)的水平轉(zhuǎn)軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，g=10m/s²，求：
（1）小球在最高點(diǎn)的速度v₁為多大時(shí)，球?qū)�桿的作用力為0？
（2）當(dāng)小球在最高點(diǎn)的速度v₂=6m/s時(shí)，球?qū)�桿的作用力和方向．

Answer 1

解：小球在最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)小球受力分析，受重力G和桿的彈力N，假定彈力N向下，如圖所示；

由牛頓第二定律和向心力公式得： ①
（1）由①式解得N=0時(shí)的速度
（2）由①式得小球在最高點(diǎn)的速度v₂=6m/s時(shí)，桿對(duì)球的作用力為：
“+“說(shuō)明方向豎直向下
由牛頓第三定律得：球?qū)�桿的作用力大小 N^′=N=6N，方向豎直向上．
答：球?qū)�桿的作用力為0時(shí)小球在最高點(diǎn)的速度為3m/s，當(dāng)小球在最高點(diǎn)的速度v₂=6m/s時(shí)，球?qū)�桿的作用力大小為6N，方向豎直向下．
分析：桿子對(duì)小球的作用力可以是拉力，也可以是推力，在最高點(diǎn)，桿子的作用力是推力還是拉力，取決于在最高點(diǎn)的速度，對(duì)球在最高點(diǎn)進(jìn)行受力分析，根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式列式求解！
點(diǎn)評(píng)：本題關(guān)鍵對(duì)小球受力分析，找出向心力來(lái)源；小球所受的彈力，可假定其方向向下，若解出為正，則為拉力，為負(fù)，就是支持力！