f它们的质量分别为mA、mB,弹簧的劲度系数为k,C为一固定挡板.系统处于静止状态.现开始用一恒力F沿斜面方向拉物块A使之向上运动,求物块B刚要离开C时物块A的加速度a和从开始到此时物块A的位移d.(重力加速度为g)【解】系统静止时,弹簧处于压缩状态,分析A物体受力可知:F1mAgsi
θ,F1为此时弹簧弹力,设此时弹簧压缩量为x1,则F1kx1,得x1
mAgsi
k
在恒力作用下,A向上加速运动,弹簧由压缩状态逐渐变为伸长状态.当B刚要离开C时,弹簧的伸长量设为x2,分析B的受力有:kx2mBgsi
θ,得x2mBgsi
θkFmAmBgsi
θmA
设此时A的加速度为a,由牛顿第二定律有:FmAgsi
θkx2mAa,得a
A与弹簧是连在一起的,弹簧长度的改变量即A上移的位移,故有dx1x2,即:dmAmBgsi
θk如图所示,劲度系数为k2的轻质弹簧竖直放在桌面上,其上端压一质量
训练题
为m的物块,另一劲度系数为k1的轻质弹簧竖直地放在物块上面,其下端与物块上表2面连接在一起要想使物块在静止时,下面簧产生的弹力为物体重力的,应将上面弹簧3的上端A竖直向上提高多少距离?答案:d5k1k2mg3k1k2
【例3】如图所示,一个重为G的小球套在竖直放置的半径为R的光滑圆环上,一个劲度系数为k,自然长度为L(L<2R)的轻质弹簧,一端与小球相连,另一端固定在大环的最高点,求小球处于静止状态时,弹簧与竖直方向的夹角φ.【解析】小球受力如图所示,有竖直向下的重力G,弹簧的弹力F,圆环的弹力N,N沿半径方向背离圆心O.利用合成法,将重力G和弹力N合成,合力F合应与弹簧弹力F平衡观察发现,图中力的三角形△BCD与△AOB相似,设AB长度为l由三角形相似有:
AOmgRmgl,即得FFlRAB
另外由胡克定律有Fk(lL),而l2Rcosφ联立上述各式可得:cosφkLkL,φarcos2kRG2kRG
训练题如图所示,A、B两球用劲度系数为k的轻弹簧相连,B球用长为L的细绳悬于0点,A球固定在0点正下方,且O、A间的距离恰为L,此时绳子所受的拉力为F1,现把A、B间的弹簧换成劲度系数为k2的轻弹簧,仍使系统平衡,此时绳子所受的拉力为F2,则F1与F2大小之间的关系为A.F1F2B.F1F2C.F1F2CD.无法确定
2
f【例4】如图有一半径为r02m的圆柱体绕竖直轴OO′以ω9rads的角速度匀速转动.今用力F将质量为1kg的物体A压在圆柱侧面,使其以v024ms的速度匀速下降.若物体A与圆柱面的摩擦因数μ025,求力F的大小.(已知物体A在r