问题
问答题
如图所示,一不可伸长的轻质细绳,绳长为L一端固定于O点,另一端系一质量为m的小球,小球绕O点在竖直平面内做圆周运动(不计空气助力),已知小球通过最低点时的速度为v,圆心0点距地面高度为h,重力加速度为g
(1)求小球通过最低点时,绳对小球拉力F的大小;
(2)若小球运动到圆心最低点时,绳突然断开,小球落地前将做什么运动?落地时小球速度为多大?

答案
(1)小球通过最低点时,由牛顿第二定律得:
F-mg=mv2 L
则得 绳对小球拉力F的大小为:F=mg+mv2 L
(2)小球运动到圆心最低点时,绳突然断开,小球将做平抛运动.
根据机械能守恒得:
mg(L-h)=
mv′2-1 2
mv21 2
则得落地时小球速度为v′=v2+2g(L-h)
答:
(1)小球通过最低点时,绳对小球拉力F的大小为mg+m
.v2 L
(2)小球运动到圆心最低点时,绳突然断开,小球落地前将做平抛运动,落地时小球速度为
.v2+2g(L-h)