Question

16．小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧上（如圖甲），在剛接觸輕彈簧的瞬間（如圖乙），速度為5m/s．將彈簧壓縮到最短（如圖丙）的整個過程中，小球的速度v和彈簧縮短的長度△L之間的關(guān)系如圖丁所示，其中A為曲線的最高點．已知該輕彈簧每受到0.2牛的壓力就縮短1厘米，并且輕彈簧在受到撞擊到壓縮到最短的整個過程中始終發(fā)生彈性形變．

（1）從小球接觸彈簧到將彈簧壓縮至最短的過程中，小球動能的變化情況是先變大后變小，小球機械能的變化情況是變小．
（2）實驗中所用小球的質(zhì)量為0.1kg，全過程中，彈簧中彈力的最大值為8.14N．
（3）如圖，當(dāng)彈簧的壓縮量最大時，小球的速度為0，此時，小球處于非平衡（填“平衡”或“非平衡”）態(tài)．

Answer 1

分析 1、由圖象可知，小球速度先變大，后變小．彈簧發(fā)生形變從而具有彈性勢能．
2、在運動過程中小球受重力與彈簧的彈力，當(dāng)兩力大小相等時，小球速度最大，此時彈力與重力是一對平衡力；由圖象坐標可直接求得彈簧的壓縮量與彈力．

解答 解：（1）由圖象看出：在小球剛開始撞擊彈簧到彈簧被壓縮到最短的過程中，小球速度先變大后變�。�小球動能先變大后變小；只有動能和彈性勢能的改變，機械能守恒．
（2）在小球向下運動過程中，受豎直向上的彈簧的彈力，豎直向下的重力．開始時，重力大于彈力，合力向下，小球速度越來越大．
隨彈簧壓縮量的增大，彈力越來越大，當(dāng)彈力與重力相等時，兩力是一對平衡力，合力為零．小球再向下運動，彈力大于重力，
合力向下，小球速度減小．由此可見，當(dāng)重力G與彈力F是一對平衡力時，小球速度最大．此時，由圖可知彈簧的壓縮量△L=5cm，
由平衡條件得；G=F=0.2N/cm×5cm=1N．
小球的質(zhì)量為：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{1N}{10N/kg}$=0.1kg；
由圖可知，當(dāng)小球速度為零時，彈簧的壓縮量最大為L=40.7cm=0.407m，此時小球所受彈簧的彈力F彈=0.2N/cm×40.7cm=8.14N．
（3）在小球向下運動過程中，受豎直向上的彈簧的彈力，豎直向下的重力．開始時，重力大于彈力，合力向下，小球速度越來越大．
隨彈簧壓縮量的增大，彈力越來越大，當(dāng)彈力與重力相等時，兩力是一對平衡力，合力為零．小球再向下運動，彈力大于重力，
當(dāng)彈簧的壓縮量最大時，小球的速度為0，此時，彈力大于重力，小球處于非平衡狀態(tài)．
故答案為：（1）先變大后變��；變�。唬�2）0.1；8.14；（3）非平衡．

點評 解題的關(guān)鍵（1）讀懂圖，由圖獲取彈簧壓縮量，小球速度變化的信息．（2）分析小球的運動過程，分析彈力的變化情況．