Question

【題目】小明在老師的指導下用小球和彈簧等器材進行了如下實驗與探究（不考慮空氣阻力）： 讓小球從某高度處由靜止開始下落到豎直放置的輕彈簧上（如圖甲），在剛接觸輕彈簧 的瞬間（如圖乙），小球速度為5 m/s．從小球接觸彈簧到將彈簧壓縮至最短（如圖丙） 的整個過程中，得到小球的速度v和彈簧縮短的長度△x之間的關(guān)系如圖丁所示，其中 A為曲線的最高點，已知該輕彈簧每受到0.1N的壓力就縮短1cm，并且輕彈簧在全過程中始終發(fā)生彈性形變．

（1）從小球接觸彈簧到將彈簧壓縮至最短的過程中，小球速度的變化情況是____；

（2）實驗中所用小球的重力為____N．

（3）如圖，當彈簧的壓縮量最大時，小球的速度為0，此時小球處于____狀態(tài)（選 填“平衡”或“非平衡”）．

Answer 1

【答案】 先變大后變小 2N 非平衡

【解析】（1）小球接觸到彈簧后的下落中，彈簧逐漸發(fā)生彈簧形變，彈簧力由小變大，當重力大于彈力時小球受合力向下，小球加速下落；當彈力等于重力時，小球受到合力為0，速度達到最大；當彈力大于小球重力時，合力向上，小球開始做減速運動，由此可知小球下落速度的變化情況是：先變大后變��；

（2）由小球的速度圖象知，開始小球的速度增大，說明小球的重力大于彈簧對它的彈力，當△x為0.2m時，小球的速度最大，然后減小，說明當△x為0.2m時，小球的重力等于彈簧對它的彈力．所以可得G=F=0.1N/cm×0.2×100cm=2N；

（3）由（2）中數(shù)據(jù)知，當彈簧的壓縮量最大時，小球的速度為0，此時，小球受到的彈力大于其重力，所以小球處于不平衡態(tài)。