在如图所示的圆锥摆中,已知绳子长度为L,绳子转动过程中与竖直方向的夹角为θ,求小球做匀速圆周运动的周期.

问题描述:

在如图所示的圆锥摆中,已知绳子长度为L,绳子转动过程中与竖直方向的夹角为θ,求小球做匀速圆周运动的周期.

如图小球的受力如右图所示,由牛顿第二定律得:
   mgtanθ=m

4π2r
T2

由图可知,小球圆周运动的半径:r=Lsinθ
联立解得:T=2π
r
gtanθ
=2π
Lsinθ
gtanθ
=2π
Lcosθ
g

答:小球做匀速圆周运动的周期T=2π
Lcosθ
g

答案解析:由题,小球在水平面做匀速圆周运动,由重力和绳子的拉力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求解周期.
考试点:牛顿第二定律;向心力.
知识点:本题是圆锥摆问题,关键是分析小球的受力情况,确定向心力的来源.注意小球圆周运动的半径与摆长不同.