Question

2012江苏高考物理第14题，要全题解析，除了第一问。

不要第一问，要自己理解的，越详细越好。谢谢

Answer 1

首先对弹簧受力分析 弹簧左侧受到小车的压力
这个压力是由于小车压缩弹簧动能转化为弹性势能而产生的
当左侧压力过大时 势必会导致右侧压力也相应过大 然后打过一定程度
杆就会移动了 下面就开始解题拉。。。
（2）一开始就会遇到一个问题（到底分析哪个过程？）因为压缩过程很复杂
未知量也很多 所以要找到个特殊位置 那就是杆恰好开始向右时弹簧的压缩量x0
由于只要压缩量比xo大 杆就会向右运动
不要认为当小车速度减到0就了事了。。他在速度增大的过程中还有一段时间弹簧的压缩量比x0大，所以直到他再次回到那个特殊压缩量x0时杆才停止运动
要做出x0就要用到题目中一开始给的条件 设压缩到x0耗去的能量为 ΔE
过程：弹簧撞击开始到弹出时压缩量为x0时
（弹出时刻的速度不计，我对答案很疑惑 要是弹出时计入的话就不能做了
或者答案是忽略了弹出时还有一段时间能使杆移动，他做的是撞击到减速为0时
我觉得不够严谨。。似乎就是这样。。 总之掌握方法了就行，不管那么多了）
1/2mv0^2=f*（L/4）+ ΔE 解得 ΔE =1/2mv0^2-(fL)/4
再做最大撞击速度 同理
1/2m*（Vm^2）= ΔE + f*L
解得 Vm=√(v0^2 + (3fL)/2m)
（3）也找个临界值
①设物体撞击到速度为0恰好没有让杆移动 ,物体能量没有损失
那么 1/2mv^2=ΔE 解得v=√(v0^2-(fL)/2m)
所以当 v≤√(v0^2-(fL)/2m)时 v'=v
② 当 √(v0^2-(fL)/2m)<v<Vm 时
由于弹出 到 压缩量为x0时 速度忽略不计了 也就是说从xo开始 加速
也就是 有ΔE的能量转化为物体的速度了
ΔE=1/2mv'^2 解得 v'=√(v0^2-(fL)/2m)

追问

如果小车压缩弹簧到某一点时小车速度为零了，而此时轻杆还在向右运动，那么弹簧的弹性势能究竟转化为谁的动能？
他在速度增大的过程中还有一段时间弹簧的压缩量比x0大，是说的轻杆？
1/2mv0^2=f*（L/4）+ ΔE ，小车速度为0，一部分转化为弹簧的弹性势能，那最后弹簧还恢复原长吗？小车和弹簧是否接触？

追答

首先 车速减到0之后 弹簧的弹性势能转化为小车的动能以及轻杆摩擦消耗掉的内能
是这样的 轻杆停止运动的条件是 受力小于最大净摩擦力
而要这样的话 小车必须被弹出到压缩量为 x0的位置才行 而答案中恰是把这一时刻轻杆的运动给忽略掉了
第二个问题，说的是轻杆还在继续向右运动的过程中 压缩量说的是小车
第三个问题：弹簧最后恢复原长 。小车和弹簧不接触。
由于第二题只要考虑撞击速度，不考虑弹出速度 （我在解答中写明了分析的过程是哪一段）
我在忽略小车加速时轻杆的移动后 直接分析 撞击→小车弹出到压缩量为x0的过程

Answer 2

这道题的关键是： 劲度系数足够大，而且是轻杆（m=0)。
即：当弹簧压缩至=f后，弹簧压缩量一定不变，轻杆一定时刻与小车共速。
因此，轻杆停下来的时候，小车速度一定也是零。
因此，才能用动能定理，末速度为0时，弹簧在任何情况下都是压缩为x0，弹性势能相同。

应该说这道题出的太过理想化，和我们经常结合实际进行物理情景分析有矛盾之处。
因此我认为，这道题出的很不好，为了考察动能定理或是能量守恒而简化了很多东西，很不恰当。