如图所示,摆球的质量为m,从偏离水平方向30°的位置由静止释放,设绳子为理想轻绳,求小球运动到最低点A时绳子受到的拉力是

如图所示,摆球的质量为m,从偏离水平方向30°的位置由静止释放,设绳子为理想轻绳,求小球运动到最低点A时绳子受到的拉力是多大?
偷点白开水喝 1年前 已收到4个回答 举报

名法师甚305 幼苗

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解题思路:小球开始做自由落体运动,当下落一定高度时绳子绷紧,径向速度由于绳子的作用而消失;绳子沿切向速度前进,此后机械能守恒;结合牛顿第二定律可求得最低点时绳子的拉力.

设悬线长为l,下球被释放后,先做自由落体运动,直到下落高度为h=2lsin30°=l,处于松驰状态的细绳被拉直为止.
由机械能守恒定律可知;mgl=[1/2]mv2
解得:小球的速度竖直向下,大小为
2gl.
当绳被拉直时,在绳的冲力作用下,速度v的法向分量减为零(由于绳为理想绳子,能在瞬间产生的极大拉力使球的法向速度减小为零,相应的动能转化为绳的内能);小球以切向分量开始作变速圆周运动到最低点,v1=vcos30°=

6gl
2;
在绳子拉直后的过程中机械能守恒,有mgl(1-sinθ)=[1/2]mv22-[1/2]mv12
在最低点A,根据牛顿第二定律,有
  F-mg=m

v22
l
  所以,绳的拉力F=mg+m

v22
l=3.5mg;
答:小球运动到最低点A时绳子受到的拉力是3.5mg

点评:
本题考点: 机械能守恒定律;牛顿第二定律;向心力.

考点点评: 绳子拉直瞬间,物体将损失机械能转化为绳的内能(类似碰撞),本题中很多同学会想当然地认为球初态机械能等于末态机械能,原因是没有分析绳拉直的短暂过程及发生的物理现象.力学问题中的“过程“、“状态“分析是非常重要的,不可粗心忽略.

1年前

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粉红色MM 幼苗

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〔1+Γ3〕mg.

1年前

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yxf8598 幼苗

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由机械能守恒:1/2*mv^2=m*g*(1/2)h
所以v^2=gh,向心加速度所需力F为m*v^2/h.再加上小球本身重力G=mg,所以拉力为F+G=mg+m*v^2/h

1年前

1

xiongda 幼苗

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绳子长度为r,从水平30°释放后,根据机械能守恒得
1/2(mv2)=1/2(mgh) (1)
绳子受到的拉力F=mgh+1/2(mv2/r) (2)
联合(1)(2)得 F=2mg

1年前

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