的质量为12kg,弹簧的劲度系数k800Nm。现给P施加一个竖直向上的力F,
使P从静止开始向上做匀加速运动。已知在前02s内F是变化的,在02s以后F是恒力,则
F的最小值是多少,最大值是多少?
【错解】F最大值即N0时,Fmamg210N【错解原因】错解原因是对题所叙述的过程不理解。把平衡时的关系GFN,不自觉的贯穿在解题中。【分析解答】解题的关键是要理解02s前F是变力,02s后F的恒力的隐含条件。即在02s前物体受力和02s以后受力有较大的变化。以物体P为研究对象。物体P静止时受重力G、称盘给的支持力N。因为物体静止,∑F0
NG0①Nkx0②设物体向上匀加速运动加速度为a。此时物体P受力如图231受重力G,拉力F和支持力N′
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f据牛顿第二定律有FN′Gma③当02s后物体所受拉力F为恒力,即为P与盘脱离,即弹簧无形变,由0~02s内物体的位移为x0。物体由静止开始运动,则
将式①,②中解得的x0015m代入式③解得a75ms2F的最小值由式③可以看出即为N′最大时,即初始时刻N′Nkx。代入式③得Fmi
mamgkx012×7510800×01590NF最大值即N0时,Fmamg210(N)【评析】本题若称盘质量不可忽略,在分析中应注意P物体与称盘分离时,弹簧的形变不为0,P物体的位移就不等于x0,而应等于x0x(其中x即称盘对弹簧的压缩量)。
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