如图所示,质量为m的小球,在竖直放置的光滑圆形管道内作圆周运动.管道直径和小球大小忽略不计.当小球在管道底部具有速度v时,恰能通过管道最高点做完整的圆周运动.那么,当小球在管道底部速度为2v,运动到顶部时,求管道对小球的作用力?

问题描述:

如图所示,质量为m的小球,在竖直放置的光滑圆形管道内作圆周运动.管道直径和小球大小忽略不计.当小球在管道底部具有速度v时,恰能通过管道最高点做完整的圆周运动.那么,当小球在管道底部速度为2v,运动到顶部时,求管道对小球的作用力?

当小球在管道底部具有速度v时,运动到最高点速度为零,设半径为R,在该过程中,由动能定理有:-2mgR=0-12mv2…①当以2v的速度运动时,设到达最高点的速度为v′,由动能定理有:-2mgR=12mv′2-12m(2v)2…②小球在最...
答案解析:对两个过程分别用于动能定理列式,分析第二种情况下在最高点时的受力情况,找出向心力,结合牛顿第二定律可得知管道对小球的作用力.
考试点:动能定理;向心力.
知识点:解答该题的关键是正确对运动过程的进行分析,分析力的做功情况和特殊位置的受力情况,运用动能定理和牛顿运动定律解答.
动能定理适用于物体的直线运动,也适用于曲线运动;适用于恒力做功,也适用于变力做功;力可以是分段作用,也可以是同时作用,只要可以求出各个力的正负代数和即可,这就是动能定理的优越性.