Question

12．冬奥会上，我国选手在双人花样滑冰运动中获得金牌，如图为赵宏博拉着申雪在空中做圆锥摆运动的精彩场面．已知申雪的体重为G，做圆锥摆运动时和水平冰面的夹角为30°，重力加速度为g，求申雪做圆周运动的向心加速度和受到的拉力．

Answer 1

分析 以申雪为研究对象，分析受力情况，作出力图，由重力和拉力的合力提供申雪的向心力，根据牛顿第二定律求解拉力和向心加速度．

解答 解：申雪做圆锥摆运动，对申雪受力分析可知，受到重力G、拉力F，如图所示：

竖直方向合力为零，由Fsin30°=G，解得：F=2G．
水平方向，由合力提供匀速圆周运动的向心力，有：Fcos30°=ma_向
即：2mgcos30°=ma_向，
所以有：a_向=$\frac{\sqrt{3}}{3}$g．
答：申雪做圆周运动的向心加速度是$\frac{\sqrt{3}}{3}$g，受到的拉力是2G．

点评 本题是实际问题，要建立物理模型，对实际问题进行简化．本题实际上是圆锥摆问题，要抓住合力提供向心力这个思路进行研究．