(1)释放小球A前,物体B处于平衡状态:kx?F?mg 得x?0.1m 故弹簧被拉长了0.1m
(2)小球从杆顶端运动到C点的过程,由动能定理:
12WT?mAgh?mAvA?0
2h?CO1cos37。 而 CO1?AO1sin37。?0.3m 物体B下降的高度h'?AO1?CO1?0.2m
由此可知,此时弹簧被压缩了0.1m,则弹簧的弹性势能在初、末状态相同。
1122?mBvB再以A、B和弹簧为系统,由机械能守恒:mAgh?mBgh'?mAvA 22对小球进行速度分解可知,小球运动到C点时物体B的速度vB?0 由以上几式联立可得:WT?mBgh'?7J (3)因杆长L=0.8m,故?CDO1???37?
故DO1?AO1,弹簧的伸长量依然为0.1m.,与最初状态相比,弹簧的弹性势能相同,物体B又回到了初始位置,其重力势能也与最初状态相同。 在D点对A的速度进行分解可得:v'B?v'Acos37??0.8v'A 由机械能守恒:mAgLsin37??112'2mAv'A?mBvB 22联立可得小球A运动到杆的底端D点时的速度:v'A?2m/s。
思考:如图质量为m1的物体A经一轻质弹簧与下方地面
上的质量为m2的物体B相连,弹簧的劲度系数为k,A、B都处于静止状态。一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮,一端连物体A,另一端连一轻挂钩。开始时各段绳都牌伸直状态,A上方的一段沿竖直方向。现在挂钩上挂一质量为m3
A m1 的物体C上升。若将C换成另一个质量为(m1+m3)物体D,仍从上述初始位置由静止状态释放,则这次B则离地时D的速度的大小是多少?已知重力加速度为g。
解:开始时,B静止平衡,设弹簧的压缩量为x1,
kx1?m1g
挂C后,当B刚要离地时,设弹簧伸长量为x2,有
kx2?m2g
此时,A和C速度均为零。从挂C到此时,根据机械能守恒定律弹簧弹性势能的改变量为
?E?m3g(x1?x2)?m1g(x1?x2)
将C换成D后,有
1 ?E?(m1?m3?m1)v2?(m1?m3)g(x1?x2)?m1g(x1?x2)
2联立以上各式可以解得
v?2m1(m1?m2)g2
k(2m1?m3)