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问题: 高一物理

已知弹簧的弹性势能的表达式Ep=1/2k*x^2,
其中K为弹簧的劲度系数,X为弹簧的形变量。现在一轻质弹簧竖直放置在水平面上,今将一质量为m的物块轻放在弹簧上,试求当物体下落到最低点时的加速度??

解答:

g,方向竖直向上。
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物体下落过程中机械能守恒:mgh=1/2k*h^2
h为物体从静止到下落最低点的高度。
由上式可得:kh=2mg,说明此时弹簧的弹力为2mg,但注意,此时弹力方向竖直向上。因此此时物体所受合外力F=2mg-mg=mg,方向向上。则此时(物体下落到最低点时)的加速度为g,方向竖直向上。
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另解(适用于高一已学至简谐振动):
由这个弹性势能表达式可知弹簧弹力满足胡克定律(F=kx),至于这个为什么是这样,如果你们老师没讲就不用深究了,高三会细说。
那么这样这个物体就是做的简谐运动,根据简谐运动的对称性,可知在最低点的加速度大小也为g,方向竖直向下。