解题思路:(1)从最低点到最高点的过程中,根据动能定理求出到达最高点的速度,小球在竖直平面内做圆周运动时,由重力和细线的拉力的合力提供小球的向心力,根据牛顿第二定律求出细线的拉力F.
(2)根据牛顿第二定律求出细线的拉力T.
(1)从最低点到最高点的过程中,根据动能定理得:
-mg•2r=
1
2m
v22-
1
2m
v21
得 v2=
v21−4gr=
(4
2)2−4×10×0.4=4m/s
当小球在圆上最高点时,根据牛顿第二定律得:
F+mg=m
v22
r
得到:F=m(
v22
r-g)=0.5×(
42
0.4-10)N=15N
(2)当小球在圆上最低点时,有
T-mg=m
v21
r
解得:T=m(
v21
r+g)=0.5×[
(4
2)2
0.4+10]N=45N
答:
(1)小球在圆上最高点时,细线的拉力F是15N;
(2)小球在圆上最低点时,细线的拉力T是45N.
点评:
本题考点: 向心力.
考点点评: 对于圆周运动动力学问题,关键是分析受力情况,寻找向心力的来源.细线对小球只有拉力作用,与轻杆不同.