题目内容
如图长L=0.5m质量不计的杆下端固定在O点，上端连着球A，球A质量为m=2kg，A绕O在竖直面做圆周运动．（1）若小球A过最高点时速率若为1m/s，求此时球对杆的作用力大小和方向；
（2）若小球A过最高点速度为4m/s时，求此时球对杆的作用力大小和方向．
分析：（1）对小球受力分析，受重力、杆的弹力，合力提供向心力，根据牛顿第二定律和向心力公式列式求解；
（2）再次对小球受力分析，受重力、杆的弹力，合力提供向心力，根据牛顿第二定律和向心力公式列式求解．
（2）再次对小球受力分析，受重力、杆的弹力，合力提供向心力，根据牛顿第二定律和向心力公式列式求解．
解答：解：（1）对小球受力分析，受重力、杆的弹力（假设向下），合力提供向心力，根据牛顿第二定律和向心力公式，有
mg+F=m
代入数据，解得
F=m
-mg=-16N
负号表示此时球对杆的作用力方向与假设的方向相反，即向上，大小为16N；
根据牛顿第三定律，杆对球的弹力和球对杆的弹力方向相反、大小相等；
故此时球对杆有16N的向下的弹力．
（2）再次对小球受力分析，受重力、杆的弹力（假设向下），合力提供向心力，根据牛顿第二定律和向心力公式，有
mg+F=m
代入数据，解得
F=m
-mg=44N＞0，即假设成立，杆对球的弹力向下；
根据牛顿第三定律，杆对球的弹力和球对杆的弹力方向相反、大小相等；
故此时球对杆的作用力向上，大小为44N．
mg+F=m
| v2 |
| L |
代入数据，解得
F=m
| v2 |
| L |
负号表示此时球对杆的作用力方向与假设的方向相反，即向上，大小为16N；
根据牛顿第三定律，杆对球的弹力和球对杆的弹力方向相反、大小相等；
故此时球对杆有16N的向下的弹力．
（2）再次对小球受力分析，受重力、杆的弹力（假设向下），合力提供向心力，根据牛顿第二定律和向心力公式，有
mg+F=m
| v2 |
| L |
代入数据，解得
F=m
| v2 |
| L |
根据牛顿第三定律，杆对球的弹力和球对杆的弹力方向相反、大小相等；
故此时球对杆的作用力向上，大小为44N．
点评：本题是杆球模型，杆对球的弹力可以是拉力、支持力，也可以没有弹力，可以先假设弹力指向某个方向，如果求解的结果大于零，则弹力的实际方向与假设的方向相同，否则相反；最后再结合牛顿第三定律得到球对杆的弹力方向．
练习册系列答案
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（2011?安徽）如图所示，质量M=2kg的滑块套在光滑的水平轨道上，质量m=1kg的小球通过长L=0.5m的轻质细杆与滑块上的光滑轴O连接，小球和轻杆可在竖直平面内绕O轴自由转动，开始轻杆处于水平状态，现给小球一个竖直向上的初速度v0=4m/s，g取10m/s2．
一轻质细绳长L=0.5m，一端系一质量为m=0.2kg的小球A，另一端套在光滑水平轴O上处于静止，小球与水平地面接触，但无相互作用，在球的左侧固定一个光滑的斜面，斜面与水平面平滑连接，如图所示．斜面底端到小球A的水平距离S=1.6m，水平地面的动摩擦因数μ=0.25．现有一滑块B质量也为m=0.2kg，放置在斜面上离水平面高为h处自由滑下与小球第一次发生弹性碰撞后，小球A恰好能够在竖直平面内做圆周运动．若不计空气阻力，并将滑块和小球A都视为质点，g取10m/s2．求：
如图所示，质量M=2kg的滑块套在光滑的水平轨道上，质量m=l kg的小球通过长L=0.5m的轻质细杆与滑块上的光滑轴O连接，小球和轻杆可在竖直平面内O轴自由转动，开始轻杆处于水平状态，现给小球一个竖直向上的初速度v0=4m/s?g，取．10m/s2
="4" m/s，g取10
。
