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[!--downpath--]弹簧双物体模型如同“探戈”,舞者各自做着优美的动作,彼此又分分合合!
如右图,光滑地面,A、B由弹簧联接,初态时A有初速率v0,B静止于地面。研究随即A、B的运动情况!(v-t图像辅助)
学过3-4之后我们明白A、B相对于刚体都做“弹簧振子”运动,所以她们的v-t图像都是正(余)弦曲线!这儿不再赘言,想了解的朋友自己参看一下必修3-4。
如图:
运动开始后,A做减速运动,B做加速运动,她们遭到的力时刻相等,加速度由各自的质量决定。
开始运动后,弹簧被压缩,弹力降低,由上图可知(斜率)A、B加速度都在变大,而且斜率在P1位置达到最大,说明此时弹簧被压缩到最短!此时A、B两物体的速率相等。
此后,B一直加速,A继续减速,弹簧慢慢恢复原长,至Q1位置时斜率为0,说明此时弹力为零!此时弹簧又恢复了原长,B的速率小于A的速率。
之后的之后,B将做减速,A将做加速,弹簧被拉长......
总结:
(1)Pi位置为弹簧最短(长)时,也就是弹簧弹性势能最大时!A、B速率相等。
i=双数时,弹簧为最短,i=质数时模具弹簧弹力的计算公式,弹簧为最长
(2)Qi位置为弹簧原长时,A、B的速率差最大!
i=双数时,弹簧正式被拉长,i=质数时模具弹簧弹力的计算公式,弹簧正式被压缩
思索:Pi位置斜率(最大or最小),意味着哪些?
思索:Qi位置斜率(最大or最小or为零),意味着哪些?
(3)O-P1,O-P2.....过程,可视为“完全非弹性碰撞”过程的两种情况!
(4)O-Q1,O-Q2.....过程,可视为“完全弹性碰撞”过程的两种情况!
(5)两图像的“中轴”重合,重合的中轴即A、B两物体速率相等时v共
(6)振幅大的物体,质量小;振幅小的物体,质量大;由同时刻的斜率比较可得。P位置的斜率最大,所以弹簧形变量最大;Q位置的斜率为0,所以此时弹簧为原长。
还有其他的信息,读者自己挖掘!
若有一部份图像挪到纵轴下方,意味着哪些呢?
练习:
已知;条件如图,mB=2kg。将B向左压,之后释放,右图为A物体离开墙壁后某时刻,B的运动图像。
A.A的质量为4kg
B.A的最大速率4m/s
C.A离开挡板前,系统动量守恒,机械能守恒
D.A离开挡板后,弹簧的最大弹性势能为3J
解:
按照前面所学,补全A的运动图像!(在A刚要离开墙壁时,A的速率为0,B的速率最大,所以在之后的运动过程中这个状态都会重复出现!即可画出A的震动图形!)
答案:BD