高中物理_彈力匯總

1、有關彈簧的題目在高考中幾乎年年出現(xiàn)，由于彈簧彈力是變力，學生往往對彈力大小和方向的變化過程缺乏清晰的認識，不能建立與之相關的物理模型并進行分類，導致解題思路不清、效率低下、錯誤率較高.在具體實際問題中，由于彈簧特性使得與其相連物體所組成系統(tǒng)的運動狀態(tài)具有很強的綜合性和隱蔽性，加之彈簧在伸縮過程中涉及力和加速度、功和能、沖量和動量等多個物理概念和規(guī)律，所以彈簧試題也就成為高考中的重、難、熱點，一、一、“輕彈簧輕彈簧”類問題類問題在中學階段

2、，凡涉及的彈簧都不考慮其質(zhì)量，稱之為“輕彈簧”，是一種常見的理想化物理模型.由于“輕彈簧”質(zhì)量不計，選取任意小段彈簧，其兩端所受張力一定平衡，否則，這小段彈簧的加速度會無限大.故輕彈簧中各部分間的張力處處相等，均等于彈簧兩端的受力.彈簧一端受力為，另一端受力一定也為若是彈簧秤，則彈簧秤示數(shù)為.FFF【例1】如圖371所示，一個彈簧秤放在光滑的水平面上，外殼質(zhì)量不能忽略，彈簧及掛鉤質(zhì)量不計，施加彈簧上水平方向m的力和稱外殼上的力，且，則彈

3、簧秤沿水平方向的1F2F12FF?加速度為，彈簧秤的讀數(shù)為.【解析】以整個彈簧秤為研究對象，利用牛頓運動定律得：，即12FFma??12FFam??僅以輕質(zhì)彈簧為研究對象，則彈簧兩端的受力都，所以彈簧秤的讀數(shù)為.1F1F說明:作用在彈簧秤外殼上，并沒有作用在彈簧左端，彈簧左端的受力是由外殼內(nèi)側(cè)提2F供的.【答案】12FFam??1F二、質(zhì)量不可忽略的彈簧二、質(zhì)量不可忽略的彈簧【例2】如圖372所示，一質(zhì)量為、長為的均質(zhì)彈ML簧平放在光滑

4、的水平面在彈簧右端施加一水平力使彈簧F向右做加速運動.試分析彈簧上各部分的受力情況.【解析】彈簧在水平力作用下向右加速運動，據(jù)牛頓第二定律得其加速度取彈簧左部任意長度為研究對象，設其質(zhì)量為得彈簧上的彈力FaM?xm為：xxFxTmaMFLML???【答案】xxTFL?三、彈簧的彈力不能突變彈簧的彈力不能突變(彈簧彈力瞬時彈簧彈力瞬時)問題問題彈簧(尤其是軟質(zhì)彈簧)彈力與彈簧的形變量有關，由于彈簧兩端一般與物體連接，因彈簧形變過程需要一段

5、時間，其長度變化不能在瞬間完成，因此彈簧的彈力不能在瞬間發(fā)生突變.即可以認為彈力大小和方向不變，與彈簧相比較，輕繩和輕桿的彈力可以突變.【例3】如圖373所示，木塊與用輕彈簧相連，豎直放在木塊上，三ABC者靜置于地面，的質(zhì)量之比是1:2:3.設所有接觸面都光滑，當沿水ABC、、平方向迅速抽出木塊的瞬時，木塊和的加速度分別是=與=CABAaBa【解析】由題意可設的質(zhì)量分別為，以木塊為研究對象，ABC、、23mmm、、A抽出木塊前，木塊受到

6、重力和彈力一對平衡力，抽出木塊的瞬時，木CAC塊受到重力和彈力的大小和方向均不變，故木塊的瞬時加速度為0.以木AA塊為研究對象，由平衡條件可知，木塊對木塊的作用力.AB、CB3CBFmg?以木塊為研究對象，木塊受到重力、彈力和三力平衡，抽出木塊的瞬時，木BBCBFC塊受到重力和彈力的大小和方向均不變，瞬時變?yōu)?，故木塊的瞬時合外力為豎BCBFC3mg直向下，瞬時加速度為.1.5g圖372圖371圖373高中物理中的彈簧問題歸類剖析高中物

7、理中的彈簧問題歸類剖析五、彈簧形變量可以代表物體的位移五、彈簧形變量可以代表物體的位移彈簧彈力滿足胡克定律，其中為彈簧的形變量，兩端與物體相連時亦即物Fkx??xx體的位移，因此彈簧可以與運動學知識結(jié)合起來編成習題.【例6】如圖377所示，在傾角為的光滑斜面上有兩個用輕質(zhì)?彈簧相連接的物塊，其質(zhì)量分別為，彈簧的勁度系AB、ABmm、數(shù)為為一固定擋板，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)現(xiàn)開始用一恒力kC沿斜面方向拉使之向上運動，求剛要離開時的加速度FABC

8、A和從開始到此時的位移(重力加速度為).aAdg【解析】系統(tǒng)靜止時設彈簧壓縮量為，彈簧彈力為，分析1x1F受力可知:A11sinAFkxmg???解得:1sinAmgxk??在恒力作用下物體向上加速運動時，彈簧由壓縮逐漸變?yōu)樯扉L狀態(tài).設物體剛要FAB離開擋板時彈簧的伸長量為，分析物體的受力有:解得C2xB2sinBkxmg??2sinBmgxk??設此時物體的加速度為，由牛頓第二定律有:Aa2sinAAFmgkxma????解得:()s

9、inABAFmmgam????因物體與彈簧連在一起，彈簧長度的改變量代表物體的位移，故有，即AA12dxx??()sinABmmgdk???【答案】()sinABmmgdk???六、彈力變化的運動過程分析六、彈力變化的運動過程分析彈簧的彈力是一種由形變決定大小和方向的力，注意彈力的大小與方向時刻要與當時的形變相對應.一般應從彈簧的形變分析入手，先確定彈簧原長位置、現(xiàn)長位置及臨界位置，找出形變量與物體空間位置變化的幾何關系，分析形變所對應

10、的彈力大小、方向，彈性x勢能也是與原長位置對應的形變量相關.以此來分析計算物體運動狀態(tài)的可能變化.結(jié)合彈簧振子的簡諧運動，分析涉及彈簧物體的變加速度運動，往往能達到事半功倍的效果.此時要先確定物體運動的平衡位置，區(qū)別物體的原長位置，進一步確定物體運動為簡諧運動.結(jié)合與平衡位置對應的回復力、加速度、速度的變化規(guī)律，很容易分析物體的運動過程.【例7】如圖378所示，質(zhì)量為的物體用一輕彈簧與下方地面上質(zhì)量mA也為的物體相連，開始時和均處于靜止

11、狀態(tài)，此時彈簧壓縮量為mBAB，一條不可伸長的輕繩繞過輕滑輪，一端連接物體、另一端握在手0xAC中，各段繩均剛好處于伸直狀態(tài)，物體上方的一段繩子沿豎直方向且足A夠長.現(xiàn)在端施加水平恒力使物體從靜止開始向上運動.(整個過程彈CFA簧始終處在彈性限度以內(nèi)).(1)如果在端所施加的恒力大小為，則在物體剛要離開地面時物體C3mgB的速度為多大A(2)若將物體的質(zhì)量增加到，為了保證運動中物體始終不離開地面，則最大不超B2mBF過多少圖377圖37