重点高中物理中的弹簧问题归类剖析.doc

重点高中物理中的弹簧问题归类剖析————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期: 常见弹簧类问题归类剖析高考分析:轻弹簧是一种理想化的物理模型,以轻质弹簧为载体,设置复杂的物理情景,考查力的概念,物体的平衡,牛顿定律的应用及能的转化与守恒,是高考命题的重点,,学生往往对弹力大小和方向的变化过程缺乏清晰的认识,不能建立与之相关的物理模型并进行分类,导致解题思路不清、效率低下、,由于弹簧特性使得与其相连物体所组成系统的运动状态具有很强的综合性和隐蔽性,加之弹簧在伸缩过程中涉及力和加速度、功和能等多个物理概念和规律,所以弹簧类问题也就成为高考中的重、难、:,,先确定弹簧原长位置,现长位置,找出形变量x与物体空间位置变化的几何关系,分析形变所对应的弹力大小、方向,(尤其是软质弹簧)其形变发生改变过程需要一段时间,,在分析瞬时变化时,可以认为弹力大小不变,,因该变力为线性变化,可以先求平均力,再用功的定义进行计算,也可据动能定理和功能关系::Wk=-(kx22-kx12),=kx2,高考不作定量要求,,在求弹力的功或弹性势能的改变时,、“轻弹簧”类问题在中学阶段,凡涉及的弹簧都不考虑其质量,称之为“轻弹簧”,“轻弹簧”质量不计,选取任意小段弹簧,其两端所受张力一定平衡,否则,,,另一端受力一定也为。若是弹簧秤,-7-1【例1】如图3-7-1所示,一个弹簧秤放在光滑的水平面上,外壳质量不能忽略,弹簧及挂钩质量不计,施加水平方向的力、,且,则弹簧秤沿水平方向的加速度为,弹簧秤的读数为.【解析】以整个弹簧秤为研究对象,利用牛顿运动定律得:,即仅以轻质弹簧为研究对象,则弹簧两端的受力都,:作用在弹簧秤外壳上,并没有作用在弹簧左端,弹簧左端的受力是由外壳内侧提供的.【答案】练****如图所示,四个完全相同的弹簧都处于水平位置,它们的右端受到大小皆为F的拉力作用,而左端的情况各不相同:①弹簧的左端固定在墙上;②弹簧的左端受大小也为F的拉力作用;③弹簧的左端拴一小物块,物块在光滑的桌面上滑动;④弹簧的左端拴一小物块,,以L1、L2、L3、L4依次表示四个弹簧的伸长量,则有( ).>L1 >>L3 =L4【解析】弹簧伸长量由弹簧的弹力(F弹),这四种情况下,F弹都等于弹簧右端拉力F,因而弹簧伸长量均相同, D二、质量不可忽略的弹簧图3-7-2【例2】如图3-7-2所示,一质量为、长为的均质弹簧平放在光滑的水平面,.【解析】弹簧在水平力作用下向右加速运动,据牛顿第二定律得其加速度,取弹簧左部任意长度为研究对象,设其质量为得弹簧上的弹力为:【答案】三、弹簧长度的变化问题(胡克定律的理解与应用)设劲度系数为的弹簧受到的压力为时压缩量为,弹簧受到的拉力为时伸长量为,此时的“-”,弹簧长度将由压缩量变为伸长量,:,.则:,即图3-7-6说明:弹簧受力的变化与弹簧长度的变化也同样遵循胡克定律,此时表示的物理意义是弹簧长度的改变量,并不是形变量.【例3】如图3-7-6所示,劲度系数为的轻质弹簧两端分别与质量为、的物块1、2拴接,劲度系数为的轻质弹簧上端与物块2拴接,下端压在桌面上(不拴接),,,物块2的重力势能增加了,物块1的重力势能增加了.【解析】由题意可知,弹簧长度的增加量就是物块2的高度增加量,