解题思路:(1))t=0时刻,物体静止,由平衡方程可得弹力;t=0.2s两物体分离,AB之间无作用力,并且此时的B物体的加速度恰为匀加速的加速度,由牛顿第二定律结合胡克定律可得此时的弹簧压缩量,结合初始状态的弹簧弹力可得弹簧的劲度系数,进而由v-t图象求解0.1s内的位移,结合劲度系数可得t=0.1s两时刻弹簧的弹力(2)由(1)分析,可求弹簧劲度系数
由A、B两物体的v-t图象可知,他们在0~0.2s内做匀加速运动,设加速度为a.由运动学方程:a=
△v
△t…①
并代入图线数据可得:a=4m/s2
t=0时,A、B两物体没有发生位移,弹簧的长度和静止状态下的弹簧相等,设此时弹簧的弹力为F1,弹簧的压缩量为x1,由初始时的平衡状态有:
F1=2mg…②
代入数据可得:F1=80N
由胡克定律有:F1=kx1…③
由图线可知t1=0.2s时,A、B两物体分离,设此时弹簧的压缩量为x2,对B物体由牛顿运动定律有:kx2-mg=ma…④
由A、B在0~0.2s内做匀加速运动可得:
x1−x2=
1
2
at21…⑤
由③~⑤式并代入数据可得:k=300N/m
设t2=0.1s时弹簧的弹力为F3,弹簧的压缩量为x3,由A、B在0~0.1s内做匀加速运动可得:x1−x3=
1
2
at22…⑥
F3=kx3…⑦
由⑥~⑦式并代入数据可得:F3=74N
答:(1)t=0和t=0.1s两时刻弹簧的弹力分别为80N、74N;
(2)弹簧的劲度系数为300N/m
点评:
本题考点: 胡克定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系.
考点点评: 本题关键是明确A与B分离的时刻,它们间的弹力为零这一临界条件;然后分别对AB整体和B物体受力分析,根据牛顿第二定律列方程分析,有一定难度.