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

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  • 解题思路: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.

    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-[1/2]mv2…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=[1/2]mv′2-[1/2]m(2v)2…②

    小球在最高点时,重力和轨道的向下的支持力提供向心力,有牛顿第二定律有:

    mg+N=m

    v′2

    R…③

    联立①②③式解得:

    N=11mg

    答:管道对小球的作用力为11mg,方向向下.

    点评:

    本题考点: 动能定理;向心力.

    考点点评: 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.

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