题目内容
【答案】分析:木块在最高点时,对弹簧的压力最小.木块在最高点和最低点的加速度大小相等,方向相反,根据牛顿第二定律求出最低点的加速度,从而得知最高点的加速度,根据牛顿第二定律求出木块对弹簧的压力.
欲使木块不脱离弹簧,知最高点弹簧处于原长,物块的加速度为g,知最低点的加速度也为g,方向竖直向上,根据F=-kx,求出振幅的大小与A的关系.
解答:解:因为木块在竖直方向上做简谐运动,依题意木块在最低点时对弹簧的压力最大,在最高点对弹簧的压力最小.
在最低点根据牛顿第二定律有FN-mg=ma,代入数据解得a=0.5 g.
由最高点和最低点相对平衡位置对称,加速度大小等值反向,所以最高点的加速度大小为a′=0.5 g,在最高点根据牛顿第二定律有mg-FN′=ma′,
故FN′=mg-ma′=0.5 mg.
即木块对弹簧压力的最小值为0.5mg.
要使木块不脱离弹簧,设其振幅不能超过A′,此时木块振到最高点恰在弹簧原长处,此时的最大加速度为g,由a=-
x知,当振幅为A时,在最低点有0.5 g=-
A;
当振幅为A′时,在最高点有g=-
A′,由此可得A′=2A.
故答案为:0.5mg,2A.
点评:解决本题的关键知道简谐运动的对称性,最高点和最低点加速度大小相等,方向相反.
欲使木块不脱离弹簧,知最高点弹簧处于原长,物块的加速度为g,知最低点的加速度也为g,方向竖直向上,根据F=-kx,求出振幅的大小与A的关系.
解答:解:因为木块在竖直方向上做简谐运动,依题意木块在最低点时对弹簧的压力最大,在最高点对弹簧的压力最小.
在最低点根据牛顿第二定律有FN-mg=ma,代入数据解得a=0.5 g.
由最高点和最低点相对平衡位置对称,加速度大小等值反向,所以最高点的加速度大小为a′=0.5 g,在最高点根据牛顿第二定律有mg-FN′=ma′,
故FN′=mg-ma′=0.5 mg.
即木块对弹簧压力的最小值为0.5mg.
要使木块不脱离弹簧,设其振幅不能超过A′,此时木块振到最高点恰在弹簧原长处,此时的最大加速度为g,由a=-
当振幅为A′时,在最高点有g=-
故答案为:0.5mg,2A.
点评:解决本题的关键知道简谐运动的对称性,最高点和最低点加速度大小相等,方向相反.
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