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題目:
【例題】某中學高三(1)班物理興趣小組在研究影響物體動能的因素時,選取一個質量為m的小球,用長為L的輕繩掛在豎直的固定桿上,小球與桿之間的摩擦不計,現對小球施加一個水平方向的恒力F,使小球在桿上做圓周運動,已知小球在最高點的速度為v,求小球在最高點時繩對小球的拉力大小。
【分析】
小球在最高點時,受重力、繩的拉力作用。根據牛頓第二定律和向心力公式列方程求解。
【解答】
解:小球在最高點時,由重力、繩的拉力提供向心力,根據牛頓第二定律得:
$F_{拉} - mg = m\frac{v^{2}}{L}$
解得:$F_{拉} = mg + m\frac{v^{2}}{L}$
根據牛頓第三定律可知,小球對繩的拉力大小為$F_{拉} = mg + m\frac{v^{2}}{L}$。
【說明】本題考查了應用牛頓第二定律和向心力公式求解圓周運動問題。解題的關鍵是正確分析小球的受力情況,根據牛頓第二定律和向心力公式列方程求解。
答案僅供參考,具體解題過程還需要根據題目要求進行。