如图所示,一个弹簧台秤的秤盘质量和弹簧质量都不计,盘内放一个物体P处于静止,P的质量m=12kg,弹簧的劲度系数k=300N/m.现在给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直线运动,已知在t=0.2s内F是变力,在0.2s以后F是恒力,g=10m/s2,则F的最小值、最大值各是多少?

问题描述:

如图所示,一个弹簧台秤的秤盘质量和弹簧质量都不计,盘内放一个物体P处于静止,P的质量m=12kg,弹簧的劲度系数k=300N/m.现在给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直线运动,已知在t=0.2s内F是变力,在0.2s以后F是恒力,g=10m/s2,则F的最小值、最大值各是多少?

设刚开始时弹簧压缩亮为x,则:x=mgk=120300m=0.4m,在前0.2s时间内,有运动学公式得:x=12at2代入数据得:a=20m/s2由牛顿第二定律得开始时的力为:Fmin=ma=12×20=240N,最终分离后的力为:Fmax-mg=ma,即:Fmax=...
答案解析:在P和秤盘分离之前F为变力,分离后,F为恒力;两物体分离瞬间,P对秤盘无作用力,弹簧处于原长,但P的加速度还与原来一样,此后P做匀速运动,而从开始到分离历时0.2s,由分析可知,刚开始时F最小,F为恒力时最大.
考试点:牛顿第二定律;胡克定律.


知识点:弹簧的弹力是变力,分析好何时两者分离是关键,此时两者间无作用力,此时弹簧处于原长,另外牛顿定律与运动学公式的熟练应用也是同学必须掌握的.