题目内容
【题目】如图所示,轻杆长为3L,在杆的A、B两端分别固定质量均为m的球A和球B,杆上距球A为L处的点O装在光滑水平转动轴上,杆和球在竖直面内转动,已知球A运动到最高点时,球A的速度刚好为 .求:
(1)杆此时对球作用力大小和方向;
(2)杆此时对水平轴O的作用力大小和方向.
【答案】(1)2mg 方向竖直向下 (2)5mg,方向竖直向下
【解析】试题分析:小球A在最高点靠重力和杆子的作用力合力提供向心力,结合牛顿第二定律求出杆对球的作用力大小和方向;因A、B的角速度相等,求出B的线速度,结合牛顿第二定律求出杆子对B的作用力大小,从而得出B对杆子的作用力,结合A对杆子的作用力,得出杆对水平轴O的作用力大小和方向。
(1)球A在最高点的速度: ,杆OA对球A的力为拉力,
根据牛顿第二定律得:
代入数据得:FA=2mg
杆OA对球的作用力大小为2mg 方向竖直向下
(2)球B的受力满足:
由于A、B两球共轴转动,由v=rω知:
上两式代入数据得:FB=7mg,方向竖直向上
由牛顿第三定律知:杆OA对轴O作用力FA′方向竖直向上,大小为2mg
杆OB对轴的作用力FB′方向竖直向下,大小为7mg.
所以轴O受力大小为:F=FB′﹣FA′=7mg﹣2mg=5mg,方向竖直向下
【题目】在“探究求合力的方法”实验中,现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一只弹簧测力计.
(1)为了完成实验,某同学另找来一根弹簧,先测量其劲度系数,得到的实验数据如下表:
弹力F(N) | 0.50 | 1.00 | 1.50 | 2.00 | 2.50 | 3.00 | 3.50 |
伸长量 x(10-2 m) | 0.74 | 1.80 | 2.80 | 3.72 | 4.60 | 5.58 | 6.42 |
根据表中数据在作出F-x图象__________并求得该弹簧的劲度系数k=________N/m;
(2)某次实验中,弹簧测力计的指针位置如图甲所示,其读数为________N;同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 N,请在图乙中画出这两个共点力的合力F合的图示______________;
(3)由图得到F合=________N.