Question

如圖所示，長(zhǎng)度L=0.5m的輕質(zhì)細(xì)桿OP，P端有一質(zhì)量m=3.0kg的小球，小球以O(shè)點(diǎn)為圓心在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)速率為2.0m/s，則小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)桿OP所受的力為

 

 N．（g取10m/s²）

Answer 1

分析：根據(jù)牛頓第二定律求出小球在最高點(diǎn)桿子作用力為零時(shí)的速度，判斷出桿子表現(xiàn)為拉力還是支持力．從而根據(jù)牛頓第二定律求出作用力的大小．

解答：解：小球以O(shè)點(diǎn)為圓心在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，
當(dāng)在最高點(diǎn)小球與細(xì)桿無(wú)彈力作用時(shí)，小球的速度為V₁，則有
mg=m

v12

L

得：v₁=

gL

=

5

m/s
∵

5

m/s＞2m/s∴小球受到細(xì)桿的支持力
小球在O點(diǎn)受力分析：重力與支持力
mg-F_支=m

v22

L

則F_支=mg-m

v22

L

=30-24=6N
故答案為：6

點(diǎn)評(píng)：小球在桿的作用下做圓周運(yùn)動(dòng)，在最高點(diǎn)桿給球的作用是由小球的速度確定．因從球不受桿作用時(shí)的速度角度突破，比較兩者的速度大小，從而確定桿給球的作用力．同時(shí)應(yīng)用了牛頓第二、三定律．當(dāng)然還可以假設(shè)桿給球的作用力，利用牛頓第二定律列式求解，當(dāng)求出力是負(fù)值時(shí)，則說(shuō)明假設(shè)的力與實(shí)際的力是方向相反．