高中物理弹簧题

Question

竖直在水平面上的轻弹簧，下端与地面固定，将一个金属球放置在弹簧顶端（球与弹簧不粘连），并用力向下压球，使弹簧压缩稳定后，用细线把弹簧拴牢，烧断细线后，球将被弹起，且脱离弹簧后能继续向上运动。那么该球从细线烧断到脱离弹簧的运动过程中
A．球刚脱离弹簧时，弹簧的弹性势能最小
B．球刚脱离弹簧时，动能最大
C．球所受合力的最大值不一定大于重力值
D．在某一阶段内，球的动能减小而机械能增加

请做详细解释！谢
还有请问 在竖直情况下如何分析机械能的变化~？
机械能不是包括动能 加势能吗
小球过了平衡位置向上动时虽说弹簧对它做功，但是自身的动能也减小了，那还如何判断机械能的变化？

Answer 1

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球刚脱离弹簧时，弹簧恢复原长弹性势能是0
金属球在上升的过程中因为弹簧的弹力减小,向上的加速度减小,当弹簧的弹力减小到球的重力时,加速度为0,这时速度最大,动能最大,再向上的过程中弹簧的弹力小于重力,金属球要减速,动能减小,但是机械能增加,因为弹簧对金属球做功,弹性势能转化为球的机械能

至于C．球所受合力的最大值不一定大于重力值
在烧断的时候和脱离弹簧时合力最大,脱离弹簧时合力等于重力,
烧断的时候合力一定大于重力值,这可以看成部分简谐振动,脱离弹簧时速度刚好是0的话就和烧断的位置对称,将做完整的简谐振动,在烧断的时候合力等于重力,但是脱离弹簧时速度大于0,可以知道在烧断的时候合力大于重力

Answer 2

金属球在上升阶段的运动要分为两个阶段两个点分析：
第一阶段：在绳刚烧断时，弹簧对球向上的弹力大于重力，且弹力逐渐减小（弹性形变逐渐变小）。因此，小球做向上的加速度逐渐减小的加速运动
第一个点：此时弹力减小到等于重力，加速度为零，速度最大
第二阶段：弹力继续减小，小于重力，此时合力方向向下，速度方向向上，因此，小球作加速度逐渐增大的减速运动
第二个点：脱离瞬间，此时弹力为零，加速度为重力加速度

Answer 3

C是错误的，烧断的时候合力肯定大于重力，不然的话小球不会离开弹簧继续上升，答案应该是AD。烧断的时候合力大于重力小球才能脱离弹簧，烧断的时候如果合力等于重力则在弹簧恢复原长的时候小球刚好不能脱离弹簧，烧断的时候如果合力小于重力，那么弹簧不会恢复原长
对于你补充问题的答复，过了平衡位置也就是弹簧对小球的力等于重力的时候，弹簧没有恢复原长，在恢复原长的过程中依然对小球做功了，这个阶段，弹簧的弹性势能和小球本身的动能逐渐转化成重力势能。记住，只要弹簧还在对小球做功，即在力的方向上有位移，那么小球的机械能就增加

Answer 4

如何分析机械能的变化~？
因为牵扯到弹簧是变力，机械能的变化较复杂，高考不会要求定量分析。
只要把一下定性记住就可以啦！

小球过了平衡位置向上动时虽说弹簧对它做功机械能增加kxx/2 ，但是自身的动能也减小了mgx-kxx/2
机械能是包括动能 加势能,但此时动能减小的mgx部分转化成势能，还在机械能里。所以说 “D．在某一阶段内，球的动能减小而机械能增加”对！

其它楼上说的都不错，我就不赘述了。
本题选AD 。顶一下一楼！