稿件来源:高途
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必修1
第三章 相互作用
3.5 力的分解
受力分析
如图所示,质量为$m$的小球用长为$l$的细线悬于固定点$B$,使小球在水平面内做匀速圆周运动,细线与竖直方向的夹角是$\theta$,重力加速度为$g$。不计空气阻力,求
细线对小球的拉力大小$F$;
$\\dfrac{mg}{\\cos\\theta}$
"]]对小球进行受力分析如图所示
则有$F=\dfrac{mg}{\cos\theta}$
小球做圆周运动的周期$T$;
$2\\pi\\sqrt{\\dfrac{l\\cos\\theta}{g}}$
"]]根据$mg\tan \theta=m\omega^{2}l\sin \theta$
解得$\omega=\sqrt{\dfrac{g}{l\cos\theta}}$
周期$T=\dfrac{2\pi}{\omega}=2\pi\sqrt{\dfrac{l\cos\theta}{g}}$
若保持轨迹圆的圆心$O$到悬点$B$的距离$h$不变,改变绳长$l$,小球运动周期是否变化。
不变
"]]根据上述有$\omega=\sqrt{\dfrac{g}{l\cos\theta}}$
根据几何关系有$\cos\theta=\dfrac{h}{l}$
解得$\omega=\sqrt{\dfrac{g}{h}}$
可知,若保持轨迹圆的圆心$O$到悬点$B$的距离$h$不变,增大绳长$l$,小球做匀速圆周运动的角速度$\omega$不会发生改变,周期不变。
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