题文
如图,一个质量为M的人,站在台秤上,手拿绳子一端,绳子另一端拴一个质量为m的小球,线长为R,让小球在竖直平面内作圆周运动,且摆球恰能通过圆轨道最高点,不计小球所受空气阻力。求小球作圆周运动过程中,台秤示数的变化范围。
题型:未知 难度:其他题型
答案
Mg−0.75mg (M+6m)g
解析
小球运动到最低点时悬线对人的拉力最大,且方向竖直向下,故台秤示数最大,小球通过最低点时,据牛顿第二定律有T−mg=
解得T=6mg
所以台秤的最大示数为F=(M+6m)g
当小球处于如图所示状态时,
设其速度为v1,由机械能守恒有
由牛顿第二定律有:T+mgcosθ=
解得悬线拉力 T=3mg(1-cosθ)
其分力Ty=Tcosθ=3mgcosθ-3mgcos2θ
当cosθ=
,即θ=60°时,台秤的最小示数为Fmin=Mg−Ty=Mg−0.75mg.
考点
据考高分专家说,试题“如图,一个质量为M的人,站在台秤上,手拿.....”主要考查你对 [受力分析 ]考点的理解。
受力分析
受力分析:
1、物体受力分析的方法
①方法:整体法、隔离法。
②选择:所涉及的物理问题是整体与外界作用时,应用整体分析法,不必考虑内力的作用;当涉及的物理问题是物体间的作用时,要应用隔离分析法,这时原整体中相互作用的内力就会变为各个独立物体的外力。
2、受力分析的顺序:先重力,再接触力,最后分析其他外力。
3、受力分析时应注意的问题
①分析物体受力时,只分析周围物体对研究对象所施加的力;
②受力分析时,不要多力或漏力,注意确定每个力的实力物体和受力物体,在力的合成和分解中,不要把实际不存在的合力或分力当做是物体受到的力;
③如果一个力的方向难以确定,可用假设法分析;
④物体的受力情况会随运动状态的改变而改变,必要时根据学过的知识通过计算确定;
⑤受力分析外部作用看整体,互相作用要隔离。


