弹簧弹力作用下的动态运动主要研究速度、加速度、合力三个物理量的变化情况.因为加速度决定于合外力,而速度的变化决定于加速度与速度的方向关系.
模型母题 如图所示,一个小球自空中自由落下,与正下方的直立轻质弹簧接触,直至速度为零,分析此过程中小球运动状态的变化.
[分析]如图所示,A位置为小球释放点,B位置为小球刚接触弹簧的位置,C位置为弹簧弹力与小球重力相等的位置,D位置为小球下落的最低点,此时小球的速度为零.小球的运动过程也可用下面的方框图表示(设小球的质量为m,加速度为a,弹簧形变量为x,弹力为F):
综上所述,小球在从B到C的过程中,做加速度减小的变加速运动;在从C到D的过程中,做加速度增大的变减速运动.因此C点是小球运动过程中的一个特殊点,它既是加速度方向发生改变的转折点(a=0),又是速度大小单调变化的转折点(此位置速度最大).