小明跟着爸爸荡秋千的情景如图所示.设摆绳长为3m,悬点在横梁上,小明连同底板质量共为60kg.开始时小明在爸爸的外力作用
小明跟着爸爸荡秋千的情景如图所示.设摆绳长为3m,悬点在横梁上,小明连同底板质量共为60kg.开始时小明在爸爸的外力作用下使摆绳与竖直方向成37°角处于静止状态.某时刻爸爸放手让秋千由静止开始摆动,假设摆动过程中,小明与底板始终没有相对运动.当他运动到最低点时摆线拉力共为780N.取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求: (1)小明爸爸施加的最小外力;(2)取悬点处为零势能参考平面,放手前小明及底板的重力势能;(3)通过计算说明秋千第一次摆到另一侧的最大偏角与37°的关系.
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(1)如图所示,当外力与摆绳垂直时最小.Fmin=mgsin37°=360N(2)Ep=-mglcos37°=-1440J(3)设小明第一次向下摆动过程中,动能的变化量为△EK,重力势能的变化量为△EGP小明在最低点时,由牛顿第二定律得: F−mg=mυ2l解得υ=3m/s经过最低点,小明与底板的动能为EK=12mυ2=270J小明与底板重力势能的减小量为△EGp=360J,则有△EGP>△EK说明小明在向下摆动过程中机械能减少,秋千第一次摆到另一侧的最大偏角小于37°.答:(1)小明爸爸施加的最小外力是360N;(2)取悬点处为零势能参考平面,放手前小明及底板的重力势能是-1440J;(3)秋千第一次摆到另一侧的最大偏角小于37°.
最新回答共有2条回答
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2026-04-07 16:55:38畅快的西牛
回复(1)如图所示,当外力与摆绳垂直时最小.Fmin=mgsin37°=360N(2)Ep=-mglcos37°=-1440J(3)设小明第一次向下摆动过程中,动能的变化量为△EK,重力势能的变化量为△EGP小明在最低点时,由牛顿第二定律得: F−mg=mυ2l解得υ=3m/s经过最低点,小明与底板的动能为EK=12mυ2=270J小明与底板重力势能的减小量为△EGp=360J,则有△EGP>△EK说明小明在向下摆动过程中机械能减少,秋千第一次摆到另一侧的最大偏角小于37°.答:(1)小明爸爸施加的最小外力是360N;(2)取悬点处为零势能参考平面,放手前小明及底板的重力势能是-1440J;(3)秋千第一次摆到另一侧的最大偏角小于37°.
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