解题思路:(1)根据机械能守恒定律求出C运动到A点时的速度,根据碰撞的瞬间动量守恒,求出A与C一起开始向下运动时的速度大小;(2)根据共点力平衡和胡克定律分别求出初始位置弹簧的压缩量和物体B对地面无压力时弹簧的伸长量,得出两个位置的形变量大小相等,弹性势能相等,结合能量守恒定律求出弹簧的劲度系数.
(1)设小物体C从静止开始运动到A点时速度为v,由机械能守恒定律
mgh=[1/2mv2
设C与A碰撞粘在一起时速度为v′,由动量守恒定律
mv=(m+m)v′
求出v′=
1
2
2gh].
(2)设弹簧的劲度系数为k
开始时A处于平衡状态,设弹簧的压缩形变量为△x
对A有:k△x=mg
当A与C运动到最高点时,设弹簧拉伸形变量为△x′
对B有:k△x′=mg
由以上两式得,△x=△x′
因此在这两个位置时的弹簧弹性势能相等:E=E′.
对AC,从原平衡位置到最高点,根据机械能守恒定律得
E+
1
2(m+m)v′2=2mg(△x+△x′)+E′
解得k=[8mg/h].
答:(1)A与C一起开始向下运动时的速度大小v′=
1
2
2gh.
(2)弹簧的劲度系数k=[8mg/h].
点评:
本题考点: 动量守恒定律;机械能守恒定律.
考点点评: 本题综合考查了机械能守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律以及共点力平衡,综合性较强,关系理清运动过程,选择合适的规律进行求解.