質(zhì)量為m的小物塊,用輕彈簧固定在光滑的斜面體上,斜面的傾角為α,如圖所示.使小物塊和斜面體一起由靜止開始向右做加速運動,加速度從零逐漸緩慢增大,已知輕彈簧的勁度系數(shù)為k,重力加速度用g表示.求:
(1)加速度為零時,彈簧的伸長量?
(2)小物塊對斜面體的壓力為零時,斜面體向右的加速度?

解:(1)開始時,小物塊的加速度為零時,有:
mgsinα=kx
解得此時彈簧的伸長量x=
(2)當(dāng)小物塊對斜面壓力為零時,對物塊受力分析可知其合力為mgcotα
由牛頓第二定律:mgcotα=ma
解得 a=g-cotα
由于物塊和斜面體是一個整體,且相對靜止,故斜面體的加速度也為mgcotα
答:
(1)加速度為零時,彈簧的伸長量:
(2)小物塊對斜面體的壓力為零時,斜面體向右的加速度g-cotα
分析:(1)由加速度為零,可知,重力的分力與彈力相等,故可以求得伸長量
(2)物體對斜面體壓力為零時,其合力為mgcotα,由此可以求得物體的加速度,也等于斜面體的加速度.
點評:本題難點在第二問,我們要對物塊受力分析,通過求得物塊的加速度,來找斜面體的加速度,這種情況只適用于兩者相對靜止.其余不適用.
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(1)若斜面光滑,電梯靜止時彈簧的伸長量為x.如果電梯豎直向上做勻加速直線運動,彈簧的伸長量為2x.求電梯豎直向上加速運動時的加速度.
(2)若斜面不光滑,斜面與物塊之間的動摩擦因數(shù)為μ,彈簧的伸長量也為2x,求此時電梯上升加速度的最大值.(設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等)

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