如图甲所示,一根轻质弹簧上端固定在天花板上,下端挂一小球(可视为质点),弹簧处于原长时小球位于
O点。将小球从
O点由静止释放,小球沿竖直方向在
OP之间做往复运动,如图所示。小球运动过程中弹簧始终处于弹性限度内。不计空气阻力,重力加速度为
g。

(1)在小球运动的过程中,经过某一位置
A时动能为
Ek1,重力势能为
EP1,弹簧弹性势能为
E弹1,经过另一位置
B时动能为
Ek2,重力势能为
EP2,弹簧弹性势能为
E弹2。请根据功是能量转化的量度,证明:小球由
A运动到
B的过程中,小球、弹簧和地球组成的物体系统机械能守恒;
(2)已知弹簧劲度系数为
k。以
O点为坐标原点,竖直向下为
x轴正方向,建立一维坐标系
O-
x,如图乙所示。请在图丙中画出小球从
O运动到
P的过程中,弹簧弹力的大小
F随相对于
O点的位移
x变化的图象。根据
F-
x图象,求:小球从
O运动到任意位置
x的过程中弹力所做的功
W,以及小球在此位置时弹簧的弹性势能
E弹;
