Question

一道关于牛顿定律的物理题，高一的！

质量为3m的框架放在一水平台秤上，一轻质弹簧上端固定在框架上，下端栓一质量为m的金属小球，让小球上下震动。当小球震动到最低点时，台秤的读数为5mg.求：(1)小球最低点时，弹簧对小球的拉力多大？加速度的方向与大小？(2)当小球 震动到最高点时，台秤的读数是多少？(3)此时小球的瞬时加速度大小及方向？

Answer 1

质量为3m的框架放在一水平台秤上，一轻质弹簧上端固定在框架上，下端栓一质量为m的金属小球，让小球上下震动。当小球震动到最低点时，台秤的读数为5mg.
我们以框架为研究对象，他受重力和弹簧的拉力和秤对他的支持力。并且三个力平衡，台秤的读数为5mg，说明此时弹簧对小球的拉力为2mg。这时对小球分析：他受竖直向下的重力和竖直向上的拉力，大小分别为重力mg，拉力2mg，合力为2mg-mg=mg，方向向上，
所以加速度为a=F合/m=g，方向竖直向上
(2)小球上下震动，当小球 震动到最高点时，他的速度为零，此时弹簧压缩并且是对称的，也即此时压力为2mg，这时弹簧对框架为向上的支持力，大小为2mg，那么框架受重力3mg，弹簧支持力2mg，还有秤的支持力为3mg-2mg=mg，所以台秤读数为mg
3)此时小球的瞬时加速度 小球受重力mg方向向下，弹簧弹力2mg，方向向下，所以合力为3mg，方向竖直向下，根据a=F/m得到a=3g，方向竖直向下！！！

Answer 2

1）拉力2mg 加速度大小为g 方向竖直向上
2）由对称性可以知道，最高点的加速度应该向下，大小为g ，所以这时候台秤读数为3mg

Answer 3

(1)拉力为2mg,加速度方向向上，大小为g
(2)2mg
(3)加速度向下，大小为g

Answer 4

1）g向上
2）3mg
3)g向下