如圖甲所示,勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧上端固定,下端連接質(zhì)量為m的小物塊。以小物塊的平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O,以豎直向下為正方向建立坐標(biāo)軸Ox.現(xiàn)將小物塊向上托起,使彈簧恢復(fù)到原長時(shí)將小物塊由靜止釋放,小物塊在豎直方向做往復(fù)運(yùn)動(dòng),且彈簧始終在彈性限度內(nèi)。
(1)以小物塊經(jīng)過平衡位置向下運(yùn)動(dòng)過程為例,通過推導(dǎo)說明小物塊的運(yùn)動(dòng)是否為簡諧運(yùn)動(dòng);
(2)求小物塊由最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)過程中,重力勢(shì)能的變化量ΔE
P1、彈簧彈性勢(shì)能的變化量ΔE
P2;
(3)在圖乙中畫出由最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)過程中,小物塊的加速度a隨x變化的圖象,并利用此圖象求出小物塊向下運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度。