Question

18．如圖所示，連著彈簧的小球套在水平桿上，彈簧自由伸長(zhǎng)時(shí)，小球位于O點(diǎn)．小幅度向左或向右改變小球位置，小球仍能靜止．現(xiàn)較大幅度改變小球位置，把小球移至A 點(diǎn)后使其靜止，然后釋放．
（1）小球向右運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度最大點(diǎn)出現(xiàn)在O點(diǎn)左側(cè)（選填“O點(diǎn)”、“O點(diǎn)左側(cè)”、“O點(diǎn)右側(cè)”、“都有可能”）；
（2）小球第一次向右經(jīng)過(guò)O點(diǎn)至到達(dá)最右端B的過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化情況為動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和彈性勢(shì)能；
（3）小球最終靜止的位置是可能是O點(diǎn)，也可能偏左或是偏右（選填“O點(diǎn)”、“O點(diǎn)左側(cè)”、“O點(diǎn)右側(cè)”、“可能是O點(diǎn)，也可能偏左或是偏右”）．

Answer 1

分析 本題根據(jù)功能關(guān)系分析物體運(yùn)動(dòng)的路程，此題中涉及三種形式的能：彈性勢(shì)能、動(dòng)能和內(nèi)能，分析最終彈簧是否具有彈性勢(shì)能是關(guān)鍵．

解答 解：（1）由題意“小幅度向左或向右改變小球位置，小球仍能靜止”可知，水平桿是粗糙的，小球在摩擦力和彈力作用下也能處于靜止?fàn)顟B(tài)．
小球向右運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，始終受水平向左的摩擦力；開始一段時(shí)間內(nèi)，向右的彈力大于向左的摩擦力，小球做加速運(yùn)動(dòng)；彈簧的壓縮量逐漸減小，彈力逐漸減小，當(dāng)向右的彈力等于向左的摩擦力時(shí)，小球的速度達(dá)到最大，此時(shí)彈簧仍處于壓縮狀態(tài)，故速度最大點(diǎn)出現(xiàn)在O點(diǎn)左側(cè)；小球繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)，小球?qū)⒆鰷p速運(yùn)動(dòng)（其中，O處彈力為0N，摩擦力向左，此時(shí)小球在做減速運(yùn)動(dòng)，速度不是最大）．
綜上，小球向右運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度最大點(diǎn)出現(xiàn)在O點(diǎn)左側(cè)．
（2）小球從O點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)到最右端過(guò)程中，小球的速度減小，動(dòng)能減�。粡椈傻男巫兞恐饾u增大，彈簧的彈性勢(shì)能增大；該過(guò)程中，小球要克服摩擦力做功，內(nèi)能增大．
所以，此過(guò)程中小球的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和彈性勢(shì)能；
（3）最初只有彈簧的彈性勢(shì)能，若彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化內(nèi)能（即彈簧最終處于原長(zhǎng)），則小球?qū)⑼Ｔ贠點(diǎn)；
若彈性勢(shì)能沒有全部轉(zhuǎn)化內(nèi)能（還有少量的彈性勢(shì)能），小球?qū)⑼Ｔ贠點(diǎn)的左側(cè)或右側(cè)，此時(shí)小球在摩擦力和彈力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)；
綜上，小球最終靜止的位置：可能是O點(diǎn)，也可能偏左或是偏右．
故答案為：
（1）O點(diǎn)左側(cè)；（2）動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和彈性勢(shì)能；（3）可能是O點(diǎn)，也可能偏左或是偏右．

點(diǎn)評(píng) 題干中沒有指出時(shí)光滑的桿，因此分析時(shí)要考慮到由于摩擦力而使彈性勢(shì)能和動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．