试题分析:(1)当球做圆锥摆运动时,小球在水平面内做匀速圆周运动,由重力、水平面的支持力和绳子拉力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律,采用正交分解法列方程求解绳子的张力和支持力,再由牛顿第三定律求出桌面受到的压力.
(2)当小球对桌面恰好无压力时,由重力和绳子拉力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求解此时小球的角速度.根据角速度
与临界角速度的关系,判断小球是否离开桌面.若小球桌面做圆周运动,再由牛顿第二定律求解绳子的张力.
解:(1)对小球受力分析,作出力图如图1.
根据牛顿第二定律,得
Tsin60°=mω
2Lsin60°①
mg=N+Tcos60° ②
又
解得:
(2)设小球对桌面恰好无压力时角速度为ω
0,即N=0
代入①②得
,由于
>ω0,故小球离开桌面做匀速圆周运动,则N=0此时小球的受力如图2.设绳子与竖直方向的夹角为θ,则有
mgtanθ=mω
2?Lsinθ③
mg=Tcosθ ④
联立解得 T=4mg
点评:本题是圆锥摆问题,分析受力,确定向心力来源是关键,实质是牛顿第二定律的特殊应用。