弹簧问题

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高考弹簧问题专题详解

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高考弹簧问题专题详解高考动向弹簧问题可以较好的培养学生的分析解决问题的才能和开发学生的智力,借助于弹簧问题,还能将整个力学知识和方法有机地结合起来系统起来,因此弹簧问题是高考命题的热点,历年全国以及各地的高考命题中以弹簧为情景的选择题、计算题等经常出现,很好的考察了学生对静力学问题、动力学问题、动量守恒和能量守恒问题、振动问题、功能关系问题等知识点的理解,考察了对于一些重要方法和思想的运用。

知识升华一、弹簧的弹力1、弹簧弹力的大小弹簧弹力的大小由胡克定律给出,胡克定律的内容是:在弹性限度内,弹力的大小与弹簧的形变量成正比。

数学表达形式是:F=kx 其中k是一个比例系数,叫弹簧的劲度系数。

说明:①弹力是一个变力,其大小随着弹性形变的大小而变化,还与弹簧的劲度系数有关;②弹簧具有测量功能,利用在弹性限度内,弹簧的伸长〔或压缩〕跟外力成正比这一性质可制成弹簧秤。

2、弹簧劲度系数弹簧的力学性质用劲度系数描写,劲度系数的定义因弹簧形式的不同而不同,以下主要讨论螺旋式弹簧的劲度系数。

〔1〕定义:在弹性限度内,弹簧产生的弹力F〔也可认为大小等于弹簧受到的外力〕和弹簧的形变量〔伸长量或者压缩量〕x的比值,也就是胡克定律中的比例系数k。

〔2〕劲度系数的决定因素:劲度系数的大小由弹簧的尺寸和绕制弹簧的材料决定。

弹簧的直径越大、弹簧越长越密、绕制弹簧的金属丝越软越细时,劲度系数就越小,反之那么越大。

如两根完全一样的弹簧串联起来,其劲度系数只是一根弹簧劲度系数的一半,这是因为弹簧的长度变大的缘故;假设两根完全一样的弹簧并联起来,其劲度系数是一根弹簧劲度系数的两倍,这是相当于弹簧丝变粗所导致;二、轻质弹簧的一些特性轻质弹簧:所谓轻质弹簧就是不考虑弹簧本身的质量和重力的弹簧,是一个理想化的模型。

由于它不需要考虑自身的质量和重力对于运动的影响,因此运用这个模型能为分析解决问题提供很大的方便。

性质1、轻弹簧在力的作用下无论是平衡状态还是加速运动状态,各个局部受到的力大小是一样的。

弹簧问题专项复习及练习题(含详细解答)

弹簧问题专项复习及练习题(含详细解答)

高三物理第二轮专题复习(一)弹簧类问题轻弹簧是一理想模型,涉及它的知识点有①形变和弹力,胡克定律②弹性势能弹簧振子等。

问题类型:1、弹簧的瞬时问题弹簧的两端若有其他物体或力的约束,使其发生形变时,弹力不能由某一值突变为零或由零突变为某一值。

弹簧的弹力不能突变是由弹簧形变的改变要逐渐进行决定的。

2、弹簧的平衡问题这类题常以单一的问题出现,通常用胡克定律F=Kx和平衡条件来求解,列方程时注意研究对象的选取,注意整体法和隔离法的运用。

3、弹簧的非平衡问题这类题主要指弹簧在相对位置发生变化时,所引起的合外力加速度速度动能和其它物理量发生变化的情况。

弹簧的弹力与形变量成正比例变化,而它引起的物体的加速度速度动量动能等变化不是简单的单调关系,往往有临界值或极值。

有些问题要结合简谐运动的特点求解。

4、弹力做功与动量能量的综合问题弹力是变力,求弹力的冲量和弹力做的功时,不能直接用冲量和功的定义式,一般要用动量定理和动能定理计算。

如果弹簧被作为系统内的一个物体时,弹簧的弹力对系统内物体做不做功都不影响系统的机械能。

在弹力做功的过程中弹力是个变力,并与动量能量联系,一般以综合题出现。

它有机地将动量守恒机械能守恒功能关系和能量转化结合在一起,以考察综合应用能力。

分析解决这类问题时,要细致分析弹簧的动态过程,利用动能定理动量定理和功能关系等知识解题。

规律:在弹簧-物体系统中,当弹簧处于自然长度时,系统具有最大动能;系统运动中弹簧从自然长度开始到再次恢复自然长度的过程相当于弹性碰撞过程。

当弹簧具有最大形变量时,两端物体具有相同的速度,系统具有最大的弹性势能。

系统运动中,从任意状态到弹簧形变量最大的状态的过程相当于完全非弹性碰撞的过程。

(实际上应为机械能守恒)典型试题1、如图所示,轻弹簧下端固定在水平地面上,弹簧位于竖直方向,另一端静止于B点。

在B点正上方A点处,有一质量为m的物块,物块从静止开始自由下落。

物块落在弹簧上,压缩弹簧,到达C点时,物块的速度为零。

高考弹簧问题专题详解

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高考弹簧问题专题详解高考动向弹簧问题能够较好的培养学生的分析解决问题的能力和开发学生的智力,借助于弹簧问题,还能将整个力学知识和方法有机地结合起来系统起来,因此弹簧问题是高考命题的热点,历年全国以及各地的高考命题中以弹簧为情景的选择题、计算题等经常出现,很好的考察了学生对静力学问题、动力学问题、动量守恒和能量守恒问题、振动问题、功能关系问题等知识点的理解,考察了对于一些重要方法和思想的运用。

知识升华一、弹簧的弹力1、弹簧弹力的大小弹簧弹力的大小由胡克定律给出,胡克定律的内容是:在弹性限度内,弹力的大小与弹簧的形变量成正比。

数学表达形式是:F=kx 其中k是一个比例系数,叫弹簧的劲度系数。

说明:①弹力是一个变力,其大小随着弹性形变的大小而变化,还与弹簧的劲度系数有关;②弹簧具有测量功能,利用在弹性限度内,弹簧的伸长(或压缩)跟外力成正比这一性质可制成弹簧秤。

2、弹簧劲度系数弹簧的力学性质用劲度系数描写,劲度系数的定义因弹簧形式的不同而不同,以下主要讨论螺旋式弹簧的劲度系数。

(1)定义:在弹性限度内,弹簧产生的弹力F(也可认为大小等于弹簧受到的外力)和弹簧的形变量(伸长量或者压缩量)x的比值,也就是胡克定律中的比例系数k。

(2)劲度系数的决定因素:劲度系数的大小由弹簧的尺寸和绕制弹簧的材料决定。

弹簧的直径越大、弹簧越长越密、绕制弹簧的金属丝越软越细时,劲度系数就越小,反之则越大。

如两根完全相同的弹簧串联起来,其劲度系数只是一根弹簧劲度系数的一半,这是因为弹簧的长度变大的缘故;若两根完全相同的弹簧并联起来,其劲度系数是一根弹簧劲度系数的两倍,这是相当于弹簧丝变粗所导致;二、轻质弹簧的一些特性轻质弹簧:所谓轻质弹簧就是不考虑弹簧本身的质量和重力的弹簧,是一个理想化的模型。

由于它不需要考虑自身的质量和重力对于运动的影响,因此运用这个模型能为分析解决问题提供很大的方便。

性质1、轻弹簧在力的作用下无论是平衡状态还是加速运动状态,各个部分受到的力大小是相同的。

弹簧问题的归纳总结

弹簧问题的归纳总结

弹簧问题的归类总结1、弹簧的瞬时问题弹簧的两端都有其他物体或力的约束时,使其发生形变时,弹力不能由某一值突变为零或由零突变为某一值。

2、弹簧的平衡问题这类题常以单一的问题出现,涉及到的知识是胡克定律,一般用f=kx或△f=k•△x来求解。

3、弹簧的非平衡问题这类题主要指弹簧在相对位置发生变化时,所引起的力、加速度、速度、功能和合外力等其它物理量发生变化的情况。

4、弹力做功与动量、能量的综合问题在弹力做功的过程中弹力是个变力,并与动量、能量联系,一般以综合题出现。

它有机地将动量守恒、机械能守恒、功能关系和能量转化结合在一起,以考察学生的综合应用能力。

分析解决这类问题时,要细致分析弹簧的动态过程,利用动能定理和功能关系等知识解题。

例1在原子物理中,研究核子与核子关联的最有效途经是“双电荷交换反应”。

这类反应的前半部分过程和下面力学模型类似。

两个小球A和B用轻质弹簧相连,在光滑的水平直轨道上处于静止状态。

在它们左边有一垂直轨道的固定档板P,右边有一小球C沿轨道以速度v0射向B球,如图7所示,C与B发生碰撞并立即结成一个整体D。

在它们继续向左运动的过程中,当弹簧长度变到最短时,长度突然被锁定,不再改变。

然后,A球与档板P发生碰撞,碰后A、D静止不动,A与P接触而不粘连。

过一段时间,突然解除销定(锁定及解除锁定均无机械能损失),已知A、B、C三球的质量均为m。

(1)求弹簧长度刚被锁定后A球的速度。

(2)求在A球离开档板P之后的运动过程中,弹簧的最大弹性势能。

解:整个过程可分为四个阶段来处理.(1)设C球与B球粘结成D时,D的速度为v1,由动量守恒定律,得图—9mv0=2mv1, ①当弹簧压至最短时,D与A的速度相等,设此速度为v2,由动量守恒定律,得 2mv1=3mv2, ②联立①、②式得v1=(1/3)v0. ③此问也可直接用动量守恒一次求出(从接触到相对静止)mv0=3mv2,v2=(1/3)v0.(2)设弹簧长度被锁定后,贮存在弹簧中的势能为Ep,由能量守恒定律,得 21(2m)v12=21(3m)v22+Ep, ④ 撞击P后,A与D的动能都为零,解除锁定后,当弹簧刚恢复到自然长度时,弹性势能全部转变成D的动能,设D的速度为v3,有Ep=21(2m)v32, ⑤ 以后弹簧伸长,A球离开挡板P,并获得速度.设此时的速度为v4,由动量守恒定律,得2mv3=3mv4, ⑥当弹簧伸到最长时,其弹性势能最大,设此势能为Ep′,由能量守恒定律,得 21(2m)v32=21(3m)v42+Ep′, ⑦ 联立③~⑦式得 Ep′=361mv02. ⑧ 评析 命题人暗设机关,巧布干扰,只有当考生全面读懂、领会题意,并在头脑中建立起非常清晰的物理图景和过程,充分运用两个守恒定律,化难为易,变繁为简,才能明察秋毫,予以识破.例2 如图,质量为1m 的物体A 经一轻质弹簧与下方地面上的质量为2m 的物体B 相连,弹簧的劲度系数为k ,A 、B 都处于静止状态。

高中物理弹簧问题----瞬时问题、平衡问题、非平衡问题、功能问题

高中物理弹簧问题----瞬时问题、平衡问题、非平衡问题、功能问题

图14 高中物理弹簧问题----瞬时问题、平衡问题、非平衡问题、功能问题专项突破典型的热点问题专题归纳:1、弹簧的瞬时问题弹簧的两端都有其他物体或力的约束时,使其发生形变时,弹力不能由某一值突变为零或由零突变为某一值。

2、弹簧的平衡问题这类题常以单一的问题出现,涉及到的知识是胡克定律,一般用f=kx 或△f=k •△x 来求解。

3、弹簧的非平衡问题这类题主要指弹簧在相对位置发生变化时,所引起的力、加速度、速度、功能和合外力等其它物理量发生变化的情况。

4、 弹力做功与动量、能量的综合问题在弹力做功的过程中弹力是个变力,并与动量、能量联系,一般以综合题出现。

它有机地将动量守恒、机械能守恒、功能关系和能量转化结合在一起,以考察学生的综合应用能力。

分析解决这类问题时,要细致分析弹簧的动态过程,利用动能定理和功能关系等知识解题。

第一篇:弹簧中的力学问题1.如图,物块质量为M ,与甲、乙两弹簧相连接,乙弹簧下端与地面连接,甲、乙两弹簧质量不计,其劲度系数分别为k 1、k 2。

起初甲弹簧处于自由长度,现用手将甲弹簧的A 端缓慢上提,使乙弹簧产生的弹力大小变为原来的2/3,则A 端上移距离可能是( ) A .(k 1+k 2)Mg/3k 1k 2 B .2(k 1+k 2)Mg/3k 1k 2 C.4(k 1+k 2)Mg/3k 1k 2 D.5(k 1+k 2)Mg/3k 1k 22.(99全国)如右图所示,两木块的质量分别为m 1和m 2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k 1和k 2,上面木块压在上面弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态,现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧,在这过程中下面木块移动的距离为( ) A. m 1g/k 1 B. m 2g/ k 1 C. m 1g/k 2 D. m 2g/ k 23、如图14所示,A 、B 两滑环分别套在间距为1m 的光滑细杆上,A 和B 的质量之比为1∶3,用一自然长度为1m 的轻弹簧将两环相连,在 A 环上作用一沿杆方向的、大小为20N 的拉力F ,当两环都沿杆以相同的加速度a 运动时,弹簧与杆夹角为53°。

高中物理弹簧问题分类全解析

高中物理弹簧问题分类全解析

高中物理弹簧问题分类全解析一、有关弹簧题目类型 1、平衡类问题 2、突变类问题3、简谐运动型弹簧问题4、功能关系型弹簧问题5、碰撞型弹簧问题6、综合类弹簧问题 二、分类解析 1、平衡类问题例1.如图示,两木块的质量分别为m1和m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k 1和k 2,上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态.现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧.在这过程中下面木块移动的距离为( )A.m1g/k 1B.m2g/k 2C.m1g/k 2D.m2g/k 2解析:我们把看成一个系统,当整个系统处于平衡状态时,整个系统受重力和弹力,即当上面木块离开弹簧时,受重力和弹力,则【例2】、14、如图所示,与水平面夹角为30°的固定斜面上有一质量m=1.0kg 的物体。

细绳的一端摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧秤相连。

物体静止在斜面上,弹簧秤的示数为4.9N 。

关于物体受力的判断(取g=9.8m/s2),下列说法正确的是C A.斜面对物体的摩擦力大小为零B. 斜面对物体的摩擦力大小为4.9N ,方向沿斜面向上C. 斜面对物体的摩擦力大小为4.9N ,方向沿斜面向下D. 斜面对物体的摩擦力大小为4.9N ,方向垂直斜面向上练习1、(2010山东卷)17.如图所示,质量分别为1m 、2m 的两个物体通过轻弹簧连接,在力F 的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动(1m 在地面,2m 在空中),力F 与水平方向成 角。

则1m 所受支持力N 和摩擦力f 正确的是ACA .12sin N m g m g F θ=+-B .12cos N m g m g F θ=+-C .cos f F θ=D .sin f F θ=2、在水平地面上放一个竖直轻弹簧,弹簧上端与一个质量为2.0kg 的木板相连。

若在木板上再作用一个竖直向下的力F 使木板缓慢向下移动0.1米,力F 作功2.5J,此时木板再次处于平衡,力F 的大小为50N ,如图所示,则木板下移0.1米的过程中,弹性势能增加了多少?解:由于木板压缩弹簧,木板克服弹力做了多少功,弹簧的弹性势能就增加了多少,即:(木板克服弹力做功,就是弹力对木块做负功),W 弹=-mgx -W F =-4.5J所以弹性势能增加4.5焦耳点评:弹力是变力,缓慢下移,F 也是变力,所以弹力功2、突变类问题例1、一个轻弹簧一端B 固定,另一端C 与细绳的一端共同拉住一个质量为m 的小球,绳的另一端A 也固定,如图所示,且AC 、BC 与竖直方向夹角分别为21θθ、、,求(1)烧断细绳瞬间,小球的加速度(2)在C处弹簧与小球脱开瞬间,小球的加速度解:(1)若烧断细绳的瞬间,小球的所受合力与原来AC 绳拉力TAC 方向等大、反向,即加速度a 1方向为AC 绳的反向,原来断绳前,把三个力画到一个三角形内部,由正弦定理知: mg/sin(180°-θ1-θ2)=T AC /sinθ2,解得T AC =mgsinθ2/sin(180°-θ1-θ2)=mgsinθ2/sin(θ1+θ2), 故由牛顿第二定律知:a 1=T AC /m=gsinθ2/sin(θ1+θ2) 或者: F AC ×cosθ1+F BC ×cosθ2=mg F AC ×sinθ1=F BC ×sinθ2 解之得F AC =mgsinθ2/sin(θ1+θ2)则瞬间加速度大小a 1=gsinθ2/sin(θ1+θ2),方向AC 延长线方向。

高中物理重点经典力学问题----弹簧问题方法归类总结

高中物理重点经典力学问题----弹簧问题方法归类总结

高中物理重点经典力学问题----弹簧问题方法归类总结高考要求: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,此类命题几乎每年高考卷面均有所见,应引起足够重视.弹簧类命题突破要点1.弹簧的弹力是一种由形变而决定大小和方向的力.当题目中出现弹簧时,要注意弹力的大小与方向时刻要与当时的形变相对应.在题目中一般应从弹簧的形变分析入手,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,以此来分析计算物体运动状态的可能变化.2.因弹簧(尤其是软质弹簧)其形变发生改变过程需要一段时间,在瞬间内形变量可以认为不变.因此,在分析瞬时变化时,可以认为弹力大小不变,即弹簧的弹力不突变.3.在求弹簧的弹力做功时,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:能量转化和守恒定律求解.同时要注意弹力做功的特点:W k=-(kx22-kx12),弹力的功等于弹性势能增量的负值.弹性势能的公式E p=kx2,高考不作定量要求,可作定性讨论.因此,在求弹力的功或弹性势能的改变时,一般以能量的转化与守恒的角度来求解.下面就按平衡、动力学、能量、振动、应用类等中常见的弹簧问题进行分析一、与物体平衡相关的弹簧问题1.(1999年,全国)如图示,两木块的质量分别为m1和m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2,上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态.现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧.在这过程中下面木块移动的距离为( )A.m1g/k1B.m2g/k2C.m1g/k2D.m2g/k2此题是共点力的平衡条件与胡克定律的综合题.题中空间距离的变化,要通过弹簧形变量的计算求出.注意缓慢上提,说明整个系统处于一动态平衡过程,直至m1离开上面的弹簧.开始时,下面的弹簧被压缩,比原长短(m1 + m2)g/k2,而m l刚离开上面的弹簧,下面的弹簧仍被压缩,比原长短m2g/k2,因而m2移动△x=(m1 + m2)·g/k2 - m2g /k2=m l g/k2.此题若求m l移动的距离又当如何求解?参考答案:C2.(1996全国)如图所示,倔强系数为k1的轻质弹簧两端分别与质量为m1、m2的物块1、2拴接,倔强系数为k2的轻质弹簧上端与物块2拴接,下端压在桌面上(不拴接),整个系统处于平衡状态。

弹簧类问题专题盘点

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弹簧类问题专题一、弹簧弹力大小问题弹簧弹力的大小可根据胡克定律计算(在弹性限度内),即F=kx,其中x是弹簧的形变量(与原长相比的伸长量或缩短量,不是弹簧的实际长度)。

高中研究的弹簧都是轻弹簧(不计弹簧自身的质量,也不会有动能的)。

不论弹簧处于何种运动状态(静止、匀速或变速),轻弹簧两端所受的弹力一定等大反向。

证明如下:以轻弹簧为对象,设两端受到的弹力分别为F1、F2,根据牛顿第二定律,F1+F2=ma,由于m=0,因此F1+F2=0,即F1.F2一定等大反向。

弹簧的弹力属于接触力,弹簧两端必须都与其它物体接触才可能有弹力。

如果弹簧的一端和其它物体脱离接触,或处于拉伸状态的弹簧突然被剪断,那么弹簧两端的弹力都将立即变为零。

在弹簧两端都保持与其它物体接触的条件下,弹簧弹力的大小F=kx与形变量x成正比。

由于形变量的改变需要一定时间,因此这种情况下,弹力的大小不会突然改变,即弹簧弹力大小的改变需要一定的时间。

(这一点与绳不同,高中物理研究中,是不考虑绳的形变的,因此绳两端所受弹力的改变可以是瞬时的。

)例1.质量分别为m和2m的小球P、Q用细线相连,P用轻弹簧悬挂在天花板下,开始系统处于静止。

下列说法中正确的是A.若突然剪断细线,则剪断瞬间P、Q的加速度大小均为gB.若突然剪断细线,则剪断瞬间P、Q的加速度大小分别为0和gC.若突然剪断弹簧,则剪断瞬间P、Q的加速度大小均为gD.若突然剪断弹簧,则剪断瞬间P、Q的加速度大小分别为3g和0分析与解:剪断细线瞬间,细线拉力突然变为零,弹簧对P的拉力仍为3mg竖直向上,因此剪断瞬间P的加速度为向上2g,而Q的加速度为向下g;剪断弹簧瞬间,弹簧弹力突然变为零,细线对P、Q的拉力也立即变为零,因此P、Q的加速度均为竖直向下,大小均为g。

选C。

例2.如图所示,小球P、Q质量均为m,分别用轻弹簧b和细线c悬挂在天花板下,再用另一细线d、e与左边的固定墙相连,静止时细线d、e水平,b、c与竖直方向夹角均为θ=37?。

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弹簧问题(动力学)知识升华一、弹簧的弹力1、弹簧弹力的大小弹簧弹力的大小由胡克定律给出,胡克定律的内容是:在弹性限度内,弹力的大小与弹簧的形变量成正比。

数学表达形式是:F=kx 其中k是一个比例系数,叫弹簧的劲度系数。

说明:①弹力是一个变力,其大小随着弹性形变的大小而变化,还与弹簧的劲度系数有关;②弹簧具有测量功能,利用在弹性限度内,弹簧的伸长(或压缩)跟外力成正比这一性质可制成弹簧秤。

2、弹簧劲度系数弹簧的力学性质用劲度系数描写,劲度系数的定义因弹簧形式的不同而不同,以下主要讨论螺旋式弹簧的劲度系数。

(1)定义:在弹性限度内,弹簧产生的弹力F(也可认为大小等于弹簧受到的外力)和弹簧的形变量(伸长量或者压缩量)x的比值,也就是胡克定律中的比例系数k。

(2)劲度系数的决定因素:劲度系数的大小由弹簧的尺寸和绕制弹簧的材料决定。

弹簧的直径越大、弹簧越长越密、绕制弹簧的金属丝越软越细时,劲度系数就越小,反之则越大。

如两根完全相同的弹簧串联起来,其劲度系数只是一根弹簧劲度系数的一半,这是因为弹簧的长度变大的缘故;若两根完全相同的弹簧并联起来,其劲度系数是一根弹簧劲度系数的两倍,这是相当于弹簧丝变粗所导致;二、轻质弹簧的一些特性轻质弹簧:所谓轻质弹簧就是不考虑弹簧本身的质量和重力的弹簧,是一个理想化的模型。

由于它不需要考虑自身的质量和重力对于运动的影响,因此运用这个模型能为分析解决问题提供很大的方便。

性质1、轻弹簧在力的作用下无论是平衡状态还是加速运动状态,各个部分受到的力大小是相同的。

其伸长量等于弹簧任意位置受到的力和劲度系数的比值。

如图1和2中相同的轻弹簧,其端点受到相同大小的力时,无论弹簧是处于静止、匀速还是加速运动状态,各个弹簧的伸长量都是相同的。

性质2、两端与物体相连的轻质弹簧上的弹力不能在瞬间变化——弹簧缓变特性;有一端不与物体相连的轻弹簧上的弹力能够在瞬间变化为零。

如在图1、2、3、4、中撤出任何一个力的瞬间,弹簧的长度不会变化,弹力的大小也不会变化;但是在图5中撤出力F的瞬时,弹簧恢复原长,弹力变为零。

说明:①上述结论可以通过弹簧和物体组成系统的振动周期公式加以理解,弹簧恢复原长需要四分之一个周期,并且物体的质量越大劲度系数越小,恢复时间就越长。

物体的质量非常小时,可以认为无限短的时间就可以恢复原长。

②重的弹簧可以等价于轻弹簧连接着一个物体,弹簧自由端的恢复也仍然需要一点时间。

性质3、弹簧的形变有拉伸和压缩两种情形,拉伸和压缩形变对应弹力的方向相反。

分析弹力时,在未明确形变的具体情况时,要考虑到弹力的两个可能的方向。

性质4、弹力的大小与形变量成正比,方向与形变的方向相反,即F=-kx ,是一个线性回复力,物体在弹簧弹力的作用下,通常会做简谐运动。

以简谐运动为模型分析动力学问题会减少错误带来方便。

例如一个质量为M的物体从高处自由下落在一个弹簧上,试分析物体的运动情况。

由简谐运动的知识知道,物体一旦接触弹簧其运动就进入了简谐振动过程,必定存在一个平衡位置(如图中O的位置,重力等于弹力),物体靠近平衡位置的阶段必定是速度增大、加速度减小,远离平衡位置的阶段,必定是速度减小、加速度增大。

经典例题透析类型一:关于弹簧的伸长量和弹力的计算解决这类问题的方法是:(1)根据物体所处的运动状态,运用牛顿定律或平衡条件求出弹簧受到的弹力,然后由胡克定律计算弹簧的形变量或原长等。

(2)由物体的运动情况和几何关系求出弹簧的形变量,然后用胡克定律计算弹力,进而求解物体的运动情况。

值得注意的是:弹簧可能产生拉力也可能产生压力,同一弹力弹簧可能有两个长度;轻质弹簧上的弹力大小处处相等。

1、对轻弹簧的理解1、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中弹簧的左端固定在墙上;②中弹簧的左端受大小也为F 的拉力作用;③中弹簧的左端拴一小物块,物块在光滑的桌面上滑动;④中弹簧的左端拴一小物块,物块在有摩擦的桌面上滑动.若认为弹簧的质量都为零,以依次表示四个弹簧的伸长量,则有()A. B. C. D.答案:D思路点拨:要比较四种不同物理情景中弹簧的伸长量,就要比较弹簧在四种不同物理情景中弹力的大小和弹簧的劲度系数.由题意知,四个弹簧完全相同,故弹簧的劲度系数相同,弹簧的质量都为零,故弹簧不论作什么性质的运动都不影响弹簧各处所受的弹力,弹簧只是传递物体间的相互作用.可将弹簧等效为一个测力计,当弹簧的右端受到大小为F的拉力作用时,弹簧将等大地将拉力F传递给与弹簧相连接的物体,故弹簧由于弹性形变所产生的弹力大小也为F ,由胡克定律F= k△x,则四个弹簧的伸长量△x 相同.解析:首先,因为题中说明可以认为四个弹簧的质量皆为0,因此可断定在每个弹簧中,不管运动状态如何,内部处处拉力都相同.因为如果有两处拉力不同,则可取这两处之间那一小段弹簧来考虑,它受的合力等于它的质量乘加速度,现在质量为0,而加速度不是无穷大,所以合力必为0,这和假设两处拉力不同矛盾 .故可知拉力处处相同.按题意又可知大小皆为F.其次,弹簧的伸长量,K为劲度系数.由题意知四个弹簧都相同,即k 都相同.故可知伸长量必相同总结升华:本题通过对四种不同物理情景中弹簧的伸长量的比较,考查考生对力的概念的理解、物体的受力分析、牛顿一、二、三定律的掌握情况和综合运用能力.①②两种情形中弹簧所受的合外力相同,均为零,所以弹簧中由于弹性形变所产生的弹力大小也相同.常有学生错误地认为第②种情形中弹簧所产生的弹性形变比第①种情形中弹簧所产生的弹性形变要大些,这一错误观念的形成主要是对力的概念理解不深,一旦将第①种情形中的墙壁和弹簧隔离受力后,不难发现第①种情形与第②种情形的受力情况是等效的,其实在第①种情形中,弹簧对墙壁的作用力与墙壁对弹簧的作用力是一对作用力与反作用力,所以第①②两种情形中弹簧的受力情况完全相同,第③④两种情形中,虽然物块的受力情况、运动状态不尽相同,但轻弹簧中产生的弹力大小处处等于外力F的大小,而与物块处于什么样的运动状态、是否受摩擦力没有必然联系。

认为物块在有摩擦的桌面上滑动时,拉物块所需要的拉力要大些,所以弹簧的形变量也大些,是错误的。

没有注意到轻弹簧的右端受到大小皆为F的拉力作用这一前提件。

举一反三:【变式】如图所示,A、B是两个相同的弹簧,原长都是L0=10 cm,劲度系数k=500 N/m,若悬挂的两个物体质量均为m,现测得两个弹簧的总长为26cm,则m=__________。

(g取10m/s2)解析:首先以下面物体为研究对象,然后以两物体为整体,求出对上端弹簧拉力,分别列出弹力方程:答案:1kg2、静止的轻弹簧平衡时两种可能的形变在含有弹簧的静力学问题中,当弹簧所处的状态没有明确给出时,必须考虑到弹簧既可以处于拉伸状态,也可以处于压缩状态,必须全面分析各种可能性,以防漏解。

解决这类问题的方法是:以与弹簧相联系的物体为研究对象,进行受力分析,在分析弹力的时候,务必考虑到弹簧伸长和压缩两种可能的状态也就是物体所受弹力的有两个可能的方向。

对物体应用平衡条件求出弹力,或者结合胡克定律求出弹簧的伸长量、压缩量以及弹簧的长度与原长。

2、如图所示,a、b、c为三个物块,M、N为两个轻质弹簧,R为跨过光滑定滑轮的轻绳,它们均处于平衡状态.则:()A.有可能N处于拉伸状态而M处于压缩状态B.有可能N处于压缩状态而M处于拉伸状态C.有可能N处于不伸不缩状态而M处于拉伸状态D.有可能N处于拉伸状态而M处于不伸不缩状态解析:研究a、N、c系统由于处于平衡状态,N可能处于拉伸状态,而M可能处于不伸不缩状态或压缩状态;研究a、M、b系统由于处于平衡状态,M可能处于压缩状态(或处于不伸不缩状态),而N可能处于不伸不缩状态或拉伸状态.综合分析,本题只有A、D正确.答案:A、D举一反三:【变式】如图所示,重力为G的质点M与三根相同的轻质弹簧相连,静止时,相邻两弹簧间的夹角均为120。

,已知弹簧A、B对质点的作用力均为2G,则弹簧C对质点的作用力大小可能为()A.2GB.GC.0D.3G解析:弹簧A、B对M的作用力有两种情况:一是拉伸时对M的拉力,二是压缩时对M的弹力.若A、B两弹簧都被拉伸,两弹簧拉力与质点M重力的合力方向一定竖直向下,大小为3G,此时弹簧C必被拉伸,对M有竖直向上的大小为3G的拉力,才能使M处于平衡状态.若A、B两弹簧都被压缩,同理可知弹簧C对M有竖直向下的大小为G的弹力.A、B两弹簧不可能一个被拉伸,一个被压缩,否则在题设条件下M不可能平衡.选项B、D正确答案:BD.3、如图所示,两木块的质量分别为m1和m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2,上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态.现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧.在这过程中下面木块移动的距离为()A.B.C.D.解析:原来系统处于平衡态则下面弹簧被压缩x1,则有:;当上面的木块刚离开上面的弹簧时,上面的弹簧显然为原长,此时对下面的木块m2,则有:因此下面的木块移动的距离为故本题选C答案:C总结升华:缓慢向上提,说明整个系统一直处于动态平衡过程.3、弹簧测力计的原理解决弹簧测力计的问题,首先明确弹簧测力计的原理——弹力的大小与弹簧的形变量成正比,弹力的增量与弹簧形变量的增量也成正比,即、,因此弹簧秤的刻度是均匀的。

4、量得一只弹簧测力计3N和5N两刻度线之间的距离为2.5cm。

求:(1)这弹簧测力计3N、5N刻度线与零刻度线之间的距离。

(2)这弹簧测力计所用弹簧的劲度系数。

思路点拨:由求出劲度系数,然后根据胡克定律由劲度系数求出弹力是3N、5N时弹簧的伸长量,即为所求。

解析:弹簧秤的刻度值应与该刻度线到零刻线的距离成正比。

设3N、5N刻度线到零刻度线的距离分别为x1、x2,劲度系数为k。

根据胡克定律F=kx;可得得=。

由可得。

答案:3N刻度线到0刻线的距离为3.8cm,5N刻线到0刻线的距离为6.3cm,弹簧的劲度系数为80N/m。

举一反三:【变式】如图所示,弹簧秤外壳质量为m0,弹簧及挂钩的质量忽略不计,挂钩吊着一重物质量为m,现用一方向竖直向上的外力F拉着弹簧秤,使其向上做匀加速运动,则弹簧秤的读数为:A.mg;B. ;C.;D.思路点拨:弹簧秤的弹簧上任意位置弹力大小就是弹簧秤的示数,也就是说弹簧秤的示数指示等于弹簧上任一端所受拉力的大小。

解析:对弹簧和物体组成的系统应用牛顿第二定律得:对吊钩上的物体用牛顿第二定律得:解得:弹簧秤对物体的拉力由牛顿第三定律知:弹簧秤上的弹簧受到的拉力大小也就是说弹簧秤的示数是答案:D总结升华:弹簧秤的外壳有质量有重力,切不能认为弹簧秤壳受到的拉力等于弹簧秤上的弹簧受到的拉力。

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