Question

8．一根長為L=60cm的輕桿一端系著一個小球，圍繞桿的另一端為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運動．已知球的質(zhì)量m=0.5kg．g取10m/s²．求：
（1）球可以到達最高點的最小速度是多大？此時球?qū)�桿的作用力多大？方向如何？．
（2）當球在最高點時的速度為3m/s時，球?qū)�桿的作用力多大？方向如何？．

Answer 1

分析 桿子拉著小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動，在最高點的最小速度為零，根據(jù)牛頓第二定律求出桿對球的作用力，從而得出球?qū)�桿的作用力；
當小球在最高點的速度為3m/s時，根據(jù)牛頓第二定律求出桿對球的作用力大小和方向，從而得出球?qū)�桿的作用力．

解答 解：（1）球可以到達最高點的最小速度是0，
F_N-mg=0，
解得F_N=mg=5N，方向豎直向下．
（2）設(shè)桿對球的彈力豎直向下為正方向，
對球研究：mg+F=$m\frac{{v}^{2}}{r}$，
代入數(shù)值  F=2.5N．
依牛頓第三定律知，球?qū)�桿的作用力為2.5N，方向豎直向上．
答：
（1）球可以到達最高點的最小速度是0，此時球?qū)�桿的作用力為5N，方向豎直向下．
（2）桿對球的作用力為2.5N，方向豎直向上．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道小球在最高點向心力的來源，結(jié)合牛頓第二定律進行求解，難度不大．