一道物理题……想不通额.将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中,如图所示.在箱的顶板和下底装有压力传感器,箱可以沿竖直轨道运动,当箱以a=2m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时,
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/11/24 01:36:29
一道物理题……想不通额.将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中,如图所示.在箱的顶板和下底装有压力传感器,箱可以沿竖直轨道运动,当箱以a=2m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时,
一道物理题……想不通额.
将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中,如图所示.在箱的顶板和下底装有压力传感器,箱可以沿竖直轨道运动,当箱以a=2m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时,上顶板的压力传感器显示压力为6N,下底板的压力传感器显示压力为10N（g取10m/s2）,若上顶板的压力传感器的示数是下底板压力传感器示数的一半,试判断箱的运动情况；要使上顶板压力传感器的示数为零,箱沿竖直方向运动情况可能怎样?
一道物理题……想不通额.将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中,如图所示.在箱的顶板和下底装有压力传感器,箱可以沿竖直轨道运动,当箱以a=2m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时,
先说一句：速度与物体受力情况无直接联系,所以我们只关心加速度.
1、受力分析：
先说整个系统中,我们所知道的力有哪些：
①金属块重力：mg；
②弹簧→金属块：T1；（当然还有：金属块→弹簧：T1′）
③弹簧→箱（底）：T2；（箱（底）→弹簧：T2′）
④箱（顶）→金属块：N1；
⑤金属块→箱（顶）：N2；
也许箱子还受到重力、其他的拉力,但我们不关心那些.
2、确定正方向：以竖直向下为正方向；
我们上面所用到的各个符号,都只表示大小,矢量的方向通过加减运算表示.
3、各种力的关系：
①mg：恒定不变；
②T1 ≡ T1′、T2 ≡ T2′、N1 ≡ N2：这是作用力与反作用力的关系；
③T1 ≡ T2：因为弹簧合力为零（虽然加速度不是零,但其质量为零）,即：T1′ ≡ T2′；
④N2 = 6 N：即箱顶传感器所受压力；所以：N1 = N2 = 6 N；
⑤T2 = 10 N：即箱底传感器所受压力；所以：T1 = T2 = 10 N；
4、根据金属块受力情况,列方程：
ma = mg + N1 - T1
代入数值：
2m = 10m + 6 - 10；（均为标准单位,故省略之）
解,得：
m = 0.5 kg
所以,金属块的重力为：mg = 5 N；合力为：ma = 1 N；
5、由题目可知,弹簧处于压缩状态,且无法继续伸长.那么要改变弹簧弹力（即T1、T2）,只有继续压缩弹簧.而这样做的结果是：
①T1、T2继续增大；即：T2 ＞10 N；
②N1、N2变为零：因为弹簧压缩导致金属块与箱顶分离；即：N2 = 0；
那么,箱顶传感器示数（N2）就不可能是箱底传感器示数（T2）的一半了.所以,要想使T2、N2满足这样的关系,不能改变T2,只能改变N2.
即：令 T2 = 10 N 不变；想办法使 N2 = 5 N.
这时,金属块的受力情况为：
mg + N2 - T2 = 5 N + 5 N - 10 N = 0；
合力为零,所以金属块只能做匀速直线运动或静止.
6、要使箱顶传感器示数为零,即：N2 = 0,那么,金属块与箱顶必然处于一种“虚接触”或“完全脱离”状态.而前者是临界状态,此时,弹簧长度即将改变却尚未改变,所以,T2 = 10 N；后者,弹簧已被进一步压缩,故：T2 ＞10 N.
这时,金属块的受力情况为：
mg + N2 - T2 = 5 + 0 - T2 ≤ -5 N
即,合外力竖直向上,且至少为 5 N；那么向上的加速度（大小）为：
a = F合 / m ≥ 10 m/s²
即,金属块要以至少 10 m/s² 的竖直向上加速度运动.可以是向上加速,也可以是向下减速.
向心力并不一定是合力，向心力是指物体做圆周运动时，沿半径指向圆心方向的外力，也就是径向力。电场力在半径方向没有分力，对向心力没有贡献。