一個彈簧台秤的秤盤質量和彈簧質量都可不計,盤內放一個物體P處於靜止.P的質量m=12kg,彈簧的勁度係數k=800N/m

題目:

一個彈簧台秤的秤盤質量和彈簧質量都可不計,盤內放一個物體P處於靜止.P的質量m=12kg,彈簧的勁度係數k=800N/m.現給P施加一個豎直向上的力F,使P從靜止開始向上做勻加速直線運動,如圖所示.已知在頭0.2s內F的大小是變化的,在0.2s以後F是恆力,g取10m/s2,則F的最小值是______N,最大值是______N.

解答:

設剛開始時彈簧壓縮量爲x,則:
x=
mg
k=
12×10
800=0.15m,
在前0.2s時間內,有運動學公式得:x=
1
2at2
解得:a=7.5m/s2
由牛頓第二定律得開始時的力爲:Fmin=ma=12×7.5=90N,
最終分離後的力爲:Fmax-mg=ma,
即:Fmax=m(g+a)=12×(10+7.5)=210N;
故答案爲:90,210.

試題解析:

在P和秤盤分離之前F爲變力,分離後,F爲恆力;兩物體分離瞬間,P對秤盤無作用力,彈簧處於原長,但P的加速度還與原來一樣,此後P做勻速運動,而從開始到分離歷時0.2s,由分析可知,剛開始時F最小,F爲恆力時最大

名師點評:

本題考點: 牛頓第二定律.
考點點評: 彈簧的彈力是變力,分析好何時兩者分離是關鍵,此時兩者間無作用力,此時彈簧處於原長,另外牛頓定律與運動學公式的熟練應用也是同學必須掌握的.

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