解题思路:(1)在最低点,对小球受力分析,由绳子对小球的拉力和重力的合力提供向心力,由牛顿第二定律求解小球经过最低点的速度大小.
(2)再由平抛运动的规律求解小球落地点与悬挂点之间的水平距离.
(3)将速度进行分解和合成,即可求得小球落地点的速度大小与方向.
(4)明确小球向下摆动时机械能守恒,由机械能守恒定律列式求解即可.
(1)在最低点,由牛顿第二定律得:
F-mg=m
v2
l
又F=14N
代入得:14-0.5×10=0.5×
v2
0.5
解得 v=3m/s
(2)绳被拉断后小球做平抛运动,则有 h=[1/2gt2得 t=
2h
g]=
2×0.8
10s=0.4s
小球落地点与悬挂点之间的水平距离 x=vt=1.2m.
(3)小球落地点的速度大小 v′=
v2+(gt)2=
32+(10×0.4)2=5m/s
设小球落地时速度与水平方向的夹角为α,则 tanα=[gt/v]=[4/3],α=53°
(4)对于小球向下摆动过程,由机械能守恒得
mgl(1-cosθ)=
1
2mv2
解得 cosθ=0.1
答:
(1)球摆到悬挂点正下方时速度大小是3m/s.
(2)小球落地点与悬挂点之间的水平距离是1.2m.
(3)小球落地点的速度大小是5m/s,方向与水平方向成53°.
(4)cosθ为0.1.
点评:
本题考点: 机械能守恒定律;平抛运动.
考点点评: 本题考查机械能守恒定律、平抛运动和向心力的综合应用,要注意明确机械能守恒定律的表达式的正确书写.