题目内容

如图所示,质量均为m的A、B两球用原长为l、劲度系数为k的轻弹簧相连,B球用长为l的细绳悬于0点,A球固定在0点正下方,O、A间的距离也为l.求弹簧的弹力大小.
分析:研究任意一种情况下,绳子拉力与重力的关系.以小球B为研究对象,分析受力情况,根据三角形相似法,得出绳子的拉力与小球B的重力的关系,再研究F1和F2的大小关系.
解答:解:以小球B为研究对象,分析受力情况,由平衡条件可知,弹簧的弹力N和绳子的拉力F的合力F与重力mg大小相等,方向相反,即F=mg,作出力的合成如图,

由三角形相似得:
F
OA
=
N
AB
  即
mg
l
=
N
x
=
k(l-x)
x

得:x=
kl2
kl+mg

根据胡克定律:N=k(l-x)
得:N=
klmg
kl+mg

答:弹簧弹力大小为
klmg
kl+mg
点评:本题的解题关键是运用几何知识分析绳子的拉力与小球重力的关系.作出力图是解题的基础,要正确分析受力情况,规范地作图,然后由相似三角形法求解.
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