弹簧的几个重要位置是什么(弹簧的几个重要位置有哪些)
导语:弹簧的几个重要位置
例:如图所示,
把质量为m的小球从弹簧的原长位置静止释放.
①.A→O:mg>F,加速度a=(mg-F)/m,方向向下,小球做加速度减小的加速直线运动;弹簧弹力对小球做负功,弹性势能增加;合力对小球做正功,小球动能增加;非重力(弹簧弹力)对小球做负功,小球机械能减少;小球减少的重力势能转化为小球的动能和弹簧的弹性势能;对于小球和弹簧组成的系统,机械能守恒。
②.O点:平衡位置,F=mg,小球的合力为零,加速度为零;小球速度达到最大值,动能最大,重力功率最大的位置。
③.O→B:F>mg,加速度a=(F-mg)/m,方向向上,小球做加速度增大的加减速直线运动;弹簧弹力对小球做负功,弹性势能增加;合力对小球做负功,小球动能减少;非重力(弹簧弹力)对小球做负功,小球机械能减少;小球减少的重力势能和动能转化为弹簧的弹性势能;对于小球和弹簧组成的系统,机械能守恒。
④.B点:最低点,弹簧弹力最大,小球向上的加速度最大,最低点的加速度为g,方向向上,证明如下图:
也可以用简谐运动证明;在B点小球的减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能。
例:如图所示,
轻弹簧一端固定在O点,另一端与质量为m的带孔小球相连,小球套在竖直固定光滑的杆上,轻弹簧自然长度正好等于O点到固定杆的距离OO′,小球从杆上的A点由静止释放后,经过B点时的速度最大,运动到C点时速度减为零,整个运动过程中弹簧始终在弹性限度内,下列说法正确的是( )
A.从A下滑到C的过程中,弹簧弹力对小球做功的瞬时功率为零的位置有2个
B.从A下滑到C的过程中,小球受到竖直杆的支持力的瞬时功率先变大后变小
C.从A下滑到C的过程中,小球重力做功的瞬时功率先变大后变小
D.从A下滑到C的过程中,小球经过B点时的合外力的瞬时功率不为零
【解析】
A.A处速度为零,弹力功率为零;下滑过程弹簧弹力与杆子垂直,弹力功率为零;当原长时弹力为零,功率为零,故弹力功率为0共有3处,故A错误;
B.轻弹簧自然长度正好等于O点到固定杆的距离OO′,A到O的过程中,弹簧处于伸长,竖直杆对小球的弹力方向水平向右,与速度方向垂直,则瞬时功率为零,同理从O′到C的过程中,竖直杆对小球的支持力功率为零,故B错误;
C.从A到C的过程中,速度先增大后减小,可知重力的瞬时功率先增大后减小,故C正确;
D.小球运动到B点时,速度最大,合力为零,合力的瞬时功率为零,故D错误.
故选C.
☆弹簧有几个重要位置(如平衡位置、原长位置,最低点,最高点),以这几个位置为临界点,分段考虑。
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