题目内容

【题目】如图所示, 质量为m的木块放在弹簧上端, 在竖起方向上做简谐运动,当振幅为A时,物体对弹簧的最大压力是物体重力的1.5倍,则物体对弹簧的最小压力是____________ 欲使物体在弹簧振动中不离开弹簧,其振幅不能超过______________

【答案】0.5mg 2A

【解析】

[1][2]当木块运动到最低点时,对弹簧弹力最大,此时由牛顿第二定律得

Fmax-mg=ma

因为有

Fmax=1.5mg

解得

a=0.5g

当木块运动到最高点时,对弹簧弹力最小,此时由牛顿第二定律得

mg-Fmin=ma

由运动的对称性知,最高点与最低点的加速度大小相等,即

a=0.5g

代入求得

在最高点或最低点

kA=ma=

所以弹簧的劲度系数为

物体在平衡位置下方处于超重状态,不可能离开弹簧,只有在平衡位置上方可能离开弹簧.要使物体在振动过程中恰好不离开弹簧,物体在最高点的加速度a=g此时弹簧的弹力为零.若振幅再大,物体便会脱离弹簧.物体在最高点刚好不离开弹簧时,回复力为重力,所以

mg=kA

则振幅为

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