题目内容
如图3所示,一根轻弹簧竖直直立在水平地面上,下端固定,在弹簧的正上方有一个物块,物块从高处自由下落到弹簧上端O,将弹簧压缩,弹簧被压缩了x0时,物块的速度变为零.试分析从物块与弹簧接触开始,物块的加速度的大小随下降的位移x变化的情况.?![]()
图3
解析:物块刚接触弹簧时,弹簧处于自然状态,此时,物块只受到重力作用,物块的加速度为重力加速度g;当物块下压弹簧后,物块还受弹力作用,根据胡克定律,弹簧弹力F=kx.设物块的加速度为a,根据牛顿第二定律:mg-kx=ma,
可见随着x的增大,a减小,当kx=mg时,a最小等于零;由于惯性,物块继续向下运动,弹簧的弹力将大于重力,物块受到的合力方向变为竖直向上,此时kx-mg=ma,
可见随着x的增大,a增大,当x达到最大x0时,a达到最大.综合上述,物块与弹簧接触开始,物块的加速度的大小随下降的位移x的增大的变化的情况是:加速度先逐渐减小,当kx=mg时,加速度等于零,尔后,加速度逐渐增大,当x=x0时,加速度达到最大.物体速度的变化与加速度大小的变化并没有直接的关系,当速度方向与加速度方向相同时,速度增大,当速度方向与加速度方向相反时,速度减小.所以物体的速度先增大后减小,当kx=mg、加速度等于零时,物体速度达到最大.?
练习册系列答案
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如图所示,一根轻弹簧下端固定,竖立在水平面上,其正上方A位置有一只小球,小球从静止开始下落,在B位置接触弹簧的上端,在C位置小球所受弹和大小等于重力,在D位置小球速度减小到零,小球下降阶段下列说法中正
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A.在B位置小球动能最大
B.在C位置小球动能最大
C.从A→C位置小球重力势能的减少大于小球动能的增加
D.从A→D位置小球重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加