如图所示，质量为M的木框内静止在地面上，劲度系数为k的轻质弹簧一端固定于木框，一质量为m的小球放在该弹簧上，让小球在同一条竖直线上作简谐运动，在此过程中木框始终

题文

如图所示，质量为M的木框内静止在地面上，劲度系数为k的轻质弹簧一端固定于木框，一质量为m的小球放在该弹簧上，让小球在同一条竖直线上作简谐运动，在此过程中木框始终没有离开地面．若使小球始终不脱离弹簧，则：
（1）小球的最大振幅A是多大？
（2）在这个振幅下木框对地面的最大压力是多少？
（3）在这个振幅下弹簧的最大弹性势能是多大？

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）小球在同一条竖直线上作简谐运动，在此过程中木框始终没有离开地面，且小球始终不脱离弹簧，所以最大振幅应满足：kA=mg，
  解之得：A=mgk
（2）小球在最低点时弹力最大，对其受力分析，
所以有：F_m-mg=mg，
    即F_m=2mg，
则木框对地面的最大压力为F=Mg+2mg
（3）这个振幅下弹簧的最大弹性势能，即为弹簧压缩最短时，小球在运动过程中机械能守恒，
由机械能守恒定律可得：
E_P=2mgA=2(mg)2k
答：（1）小球的最大振幅A是mgk；
（2）在这个振幅下木框对地面的最大压力是Mg+2mg；
（3）在这个振幅下弹簧的最大弹性势能是2m2g2k．

解析

mgk

考点

据考高分专家说，试题“如图所示，质量为M的木框内静止在地面上，.....”主要考查你对 [简谐运动的回复力和能量 ]考点的理解。

简谐运动的回复力和能量

振动图像:
(1)图像:
(2)意义：反映质点的位移随时间变化的规律(不是质点的运动轨迹)
(3)特点：所有简谐运动的图线都是正弦或余弦曲线
(4)蕴含信息：
①振幅A、周期T以及各时刻质点的位置、某段时间内质点的位移。
②各时刻回复力、加速度、速度、位移的方向。判断速度方向可以作曲线上某点的切线，若切线的斜率为正，则说明该时刻的速度方向为正方向。
③某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况
能量：

（1）定义：做简谐运动的物体在振动中经过某一位置时所具有的势能和动能之和，称为简谐运动的能量
（2）特征：
①做简谐运动的物体能量的变化规律：只有动能和势能的相互转化，机械能守恒。
②简谐运动中的能量跟振幅有关，振幅越大，振动的能量越大。
③在振动的一个周期内，动能和势能完成两次周期性变化，经过平衡位置时动能最大，势能最小；经过最大位移处时，势能最大，动能最小

简谐运动的位移、回复力、加速度、速度、势能、动能比较：