Question

如图所示，质量为m=2kg的小球系在轻质弹簧的一端，另一端固定在悬点O处，将弹簧拉至水平位置A处，且弹簧处于自然状态，弹簧的原长0A=0.3m；然后小球由静止释放，小球到达距O点下方h=0.5m处的B点时速度为V_B=2m/s，求
（1）小球从A运动到B的过程中弹簧的弹力做的功和此时弹簧的弹性势能．
（2）求该弹簧的劲度系数．

Answer 1

分析：运用动能定理研究从A运动到B的过程，列出等式求解弹簧的弹力做的功．
弹簧的弹力做的功量度弹簧弹性势能的变化．
在B点进行受力分析，运用牛顿第二定律和胡克定律求解．

解答：解：（1）用动能定理：设弹簧做功 W，则
mgh+W=

1

2

mV_B²-0
带入后，可得：W=-6J
也就是说弹簧做功-6J，
弹簧的弹力做的功量度弹簧弹性势能的变化，所以此时弹簧的弹性势能为6J．
（2）在B 点，弹簧形变量x=0.5-0.3=0.2m
在B点对小球受力分析，运用牛顿第二定律得
kx-mg=

mv 2 B

h

解得K=180N/m
答：（1）小球从A运动到B的过程中弹簧的弹力做的功是-6J 和此时弹簧的弹性势能是6J．
（2）求该弹簧的劲度系数是180N/m．

点评：选取研究过程，运用动能定理解题．动能定理的优点在于适用任何运动包括曲线运动．
动能定理的应用范围很广，可以求速度、力、功等物理量，特别是可以去求变力功．
对于一个量的求解可能有多种途径，我们要选择适合条件的并且简便的．