Question

【题目】小明在老师的指导下用小球和弹簧等器材进行了如下实验与探究（不考虑空气阻力）： 让小球从某高度处由静止开始下落到竖直放置的轻弹簧上（如图甲），在刚接触轻弹簧 的瞬间（如图乙），小球速度为5 m/s．从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短（如图丙） 的整个过程中，得到小球的速度v和弹簧缩短的长度△x之间的关系如图丁所示，其中 A为曲线的最高点，已知该轻弹簧每受到0.1N的压力就缩短1cm，并且轻弹簧在全过程中始终发生弹性形变．

（1）从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，小球速度的变化情况是____；

（2）实验中所用小球的重力为____N．

（3）如图，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时小球处于____状态（选 填“平衡”或“非平衡”）．

Answer 1

【答案】 先变大后变小 2N 非平衡

【解析】（1）小球接触到弹簧后的下落中，弹簧逐渐发生弹簧形变，弹簧力由小变大，当重力大于弹力时小球受合力向下，小球加速下落；当弹力等于重力时，小球受到合力为0，速度达到最大；当弹力大于小球重力时，合力向上，小球开始做减速运动，由此可知小球下落速度的变化情况是：先变大后变小；

（2）由小球的速度图象知，开始小球的速度增大，说明小球的重力大于弹簧对它的弹力，当△x为0.2m时，小球的速度最大，然后减小，说明当△x为0.2m时，小球的重力等于弹簧对它的弹力．所以可得G=F=0.1N/cm×0.2×100cm=2N；

（3）由（2）中数据知，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时，小球受到的弹力大于其重力，所以小球处于不平衡态。