Question

【题目】如图甲所示，长为L的轻杆一端连接小球，另一端套在光滑固定转轴O上。小球在最低点获得某一水平初速度，绕轴O在竖直平面内做圆周运动。

(1)利用传感器采集到杆中弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，图中Fm、t0均已知，重力加速度为g，不计空气阻力，求：小球在最高点的速度大小v；

(2)在确保图甲装置中小球在竖直平面内做圆周运动的前提下，改变小球通过最高点的速度大小，小球在最高点受到轻杆弹力的方向有几种可能情况？并分别说明其发生条件。

Answer 1

【答案】(1)小球在最高点的速度大小为；

(2)小球在最高点受到轻杆弹力的方向有2种可能情况：当v2＜gL时，杆对小球弹力方向向上，当v2＞gL时，杆对小球弹力方向向下；

【解析】

(1)由乙图可知，小球运动的周期为：T=2t0。由乙图可知，小球在最高点时所受的杆的作用力为0，根据牛顿第二定律得：mg=m，可得：v=

(2)当v2＜gL时，杆对小球弹力方向向上，当v2＞gL时，杆对小球弹力方向向下；