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绳长为速度v
1lx,2
2gx,
1lx2
又经过一段很短的时间△t以后,左边绳子又有长度Vt的一小
右边绳长为
12
段转移到右边去了,我们就分析这一小段绳子,这一小段绳子受到两力:上面绳子对它的拉
1vtgml为绳子的线密度),211Tvtgt0vtv根据动量定理,设向上方向为正22
力T和它本身的重力由于△t取得很小,因此这一小段绳子的重力相对于T来说是很小的,可以忽略,所以有
12vgx因此钉子对右边绳端的作用力为2113xFlxgTmg122lT
例4一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上,其轴线沿竖直方向,母线与轴线之间的夹角
为θ30°,如图5所示。一长为L的绳(质量不计),一端固定在圆锥体的顶点O处,另
f一端拴着一个质量为m的小物体(可看做质点)。物体绕圆锥体的轴线在水平面内做匀速圆周运动。(1)当v1(2)v2解析
以速度v
图51
gL时,求绳对物体的拉力;63gL,求绳对物体的拉力。2
当物体以某一速率绕圆锥体的轴线做水平匀面内的匀速圆周运动时,可能存在圆
锥体对物体的弹力为零的临界状况,此时物体刚好与圆锥面接触但不发生形变。而当速率变大时,物体将脱离圆锥面,从而导致绳对物体的拉力大小和方向都要变化。因此,此题的关键是先求出临界状态下线速度的值。以小物体为研究对象,假设它与圆锥面接触,而没有弹力作用。受力如图52所示,根据运动定律得:Tcosθmg解得:vTsi
θ
mv2Lsi

3gL6
gLv所以物体m与圆锥而接触且有压力,受6
v12T1si
θ-NcosθmLsi

图52
(1)因为v1
力如图53所示,由运动定律得T1cosθNsi
θmg
mg331解得拉力:T16
(2)因为v2
图53
3gLv,所以物体m脱离圆锥面,设绳子2
图54
与轴线的夹角为,受力如图54所示,由运动定律得:
T2si
m
2v2Lsi

T2cosmg
解得绳子拉力:T22mg注释假设法是对于待求解的问题,在与原题所给条件不相违的前提下,人为的加上或减去某些条件,以使原题方便求解。求解物理试题常用的有假设物理情景,假设物理过程,假设物理量等,利用假设法处理某些物理问题,往往能突破思维障碍,找出新的解题途径,化难为易,化繁为简。例5如图6所示,半径R10cm的光滑凹球面容器固定在地面上,有一小物块在与容器最低点P相距5mm的C点由静止无摩擦滑下,则物块自静止下滑到第二次通过P点时所经历的时间是多少?若此装置放在以加r
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