Question

杂技演员表演“水流星”的方法如下：一根细绳的一端系有盛满水的小水桶，手拉绳的另一端，并以此为圆心，让小水桶在竖直平面内做圆周运动，如图所示，质量为0.5kg的小水桶里盛有1kg的水，表演时转动半径为1m，当水桶过最高点速度为4m/s时，水对桶底的压力大小为________；当水桶过最高点水恰好不溢出，则此时细绳拉力大小为________．（g=10m/s²．）

Answer 1

6N    0
分析：对桶中的水进行受力分析，受重力和桶底对水的压力，根据两个力的合力提供向心力，求出桶底对水的压力．当水桶过最高点时水恰好不溢出，则桶底对水的压力为0，求出此时的速度，再对桶和水整体受力分析，根据竖直方向上的合力提供向心力，求出绳子的拉力．
解答：对桶中的水分析有：，代入数据得，N=6N，根据牛顿第三定律知，水对桶底的压力大小为6N．
当水桶过最高点时水恰好不溢出，则桶底对水的压力为0，有．则．
对桶和水整体有：Mg+F=，解得F=0．
故本题答案为：6N，0．
点评：解决本题的关键知道做圆周运动沿半径方向上的合力提供物体所需的向心力．以及知道当水桶过最高点时水恰好不溢出，此时桶底对水的压力为0．