Question

【題目】如圖所示，長度為l的輕繩上端固定在O點，下端系一質量為m的小球（小球的大小可以忽略）。、

（1）在水平拉力F的作用下，輕繩與豎直方向的夾角為，小球保持靜止，畫出此時小球的受力圖，并求力F的大小。

（2）由圖示位置無初速度釋放小球，求當小球通過最低點時的速度大小及輕繩對小球的拉力。不計空氣阻力。

Answer 1

【答案】（1）F=mgtanα（2），方向豎直向上

【解析】

試題（1）為了求出F的大小，我們首先做出小球此時的受力示意圖，根據共點力平衡條件求出F；

（2）小球向下擺動的時候只有重力做功，所以用機械能守恒定律可以求出最低點的速度，

在最低點根據合力充當向心力，由牛頓第二定律列出向心力方程，可以求出繩子對小球的拉力．

解：（1）受力圖如圖所示

根據平衡條件小球受到的拉力大小F=mgtanα

（2）運動中只有重力做功，系統(tǒng)機械能守恒

則通過最低點時，小球的速度大小

根據牛頓第二定律

解得輕繩對小球的拉力，方向豎直向上

答：（1）小球受到的拉力為mgtanα

（2）通過最低點時，小球的速度大為

輕繩對小球的拉力為mg（3﹣2cosα），方向豎直向上．