一彈簧的勁度系數(shù)為k,把彈簧的一端固定,另一端連接一個(gè)物體,如圖所示.若O點(diǎn)是彈簧自由伸長(zhǎng)時(shí)物體所在的位置,試求當(dāng)彈簧的伸長(zhǎng)量(或壓縮量)為x時(shí),彈簧的彈性勢(shì)能為多少?

答案:
解析:

  解析:本題中,可以認(rèn)為物體初末動(dòng)能為零,克服彈簧彈力做的功就等于彈簧勢(shì)能的增量,由于彈力是變力,我們可以作出彈力隨彈簧伸長(zhǎng)(或壓縮)的圖象,由圖象面積來(lái)求出彈力的功,即可得出彈簧勢(shì)能的變化,即末狀態(tài)彈性勢(shì)能的大。

  根據(jù)胡克定律,彈力的大小跟彈簧的伸長(zhǎng)量成正比,即F=-kx

  負(fù)號(hào)表示F與伸長(zhǎng)的方向相反,顯然,彈力做功是變力做功,可用示功圖來(lái)求彈力所做的功,作出Fx圖如圖所示.由圖可知:

  彈力所做的功的大小等于△OAx的面積,即W=kx·x=kx2

  由功能關(guān)系可知:彈簧伸長(zhǎng)量(或壓縮量)為x時(shí),彈簧的彈性勢(shì)能Epkx2

  方法歸納 意此處空半格彈性勢(shì)能的變化可以由彈力做功來(lái)量度.本題中彈簧的彈性勢(shì)能就等于彈簧從該位置回到原長(zhǎng)時(shí)彈性勢(shì)能的變化,即可用彈力所做的功來(lái)量度.

  彈簧彈力F大小與位移x成正比,還可用平均力代替求功

  W=Fx=k·(0+x)·x=kx2


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kx2
,其中彈簧的勁度系數(shù)為k=1000N/m,x為彈簧的形變量,g=10m/s2.求
(1)撤掉外力時(shí),物塊B的加速度大小;
(2)外力在推動(dòng)物塊B的過(guò)程中所做的功;
(3)試判斷物塊A能否離開(kāi)擋板M?若A能離開(kāi)擋板M,求出物塊A剛離開(kāi)擋板M時(shí),物塊B的動(dòng)能;若A不能離開(kāi)擋板M,求出物塊A與擋板M之間的最小作用力.

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7-5-6

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2-2-6

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