【分析解答】解题的关键是要理解0.2s前F是变力,0.2s后F的恒力的隐含条件。即在0.2s前物体受力和0.2s以后受力有较大的变化。
以物体P为研究对象。物体P静止时受重力G、称盘给的支持力N。
因为物体静止,∑F=0
N="G=0 " ①
N=kx
0 ②
设物体向上匀加速运动加速度为a。
此时物体P受力如图2-31受重力G,拉力F和支持力N′
据牛顿第二定律有
F+N′-G="ma " ③
当0.2s后物体所受拉力F为恒力,即为P与盘脱离,即弹簧无形变,由0~0.2s内物体的位移为x
0。物体由静止开始运动,则
将式①,②中解得的x
0=0.15m代入式③解得a=7.5m/s
2F的最小值由式③可以看出即为N′最大时,即初始时刻N′=N=kx。
代入式③得
F
min=ma+mg-kx
0=12×(7.5+10)-800×0.15
=90(N)
F最大值即N=0时,F=ma+mg=210(N)