高中物理中的彈簧問題歸類教案

1、高中物理中的彈簧問題歸類剖析高中物理中的彈簧問題歸類剖析有關(guān)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(guān)的物理模型并進行分類，導(dǎo)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、

2、難、熱點，一、一、“輕彈簧”類問題“輕彈簧”類問題在中學階段，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)FF為.F【例1】如圖1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m鉤

3、質(zhì)量不計，施加水平方向的力、，且，則彈簧秤沿水平方向的加速度1F2F12FF?為，彈簧秤的讀數(shù)為.1、如右圖所示，四個完全相同的彈簧都處于水平位置，它們的右端受到大小皆為F的拉力作用，而左端的情況各不相同：中彈簧的左端固定在墻上，中彈簧的左端受大○1○2小也為F的拉力作用，中彈簧的左端拴一小物塊，物塊在光滑的桌面上滑動，中彈○3○4簧的左端拴一小物塊，物塊在有摩擦的桌面上滑動。若認為彈簧的質(zhì)量都為零，以L1、L2、L3、L4依次表示四個

4、彈簧的伸長量，則有：AL2L1B.L4L3CL1L3D.L2=L4.2如圖所示，在一粗糙水平面上放有兩個質(zhì)量分別為m1、m2的鐵塊1、2，中間用一原長為L，勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接起來，鐵塊與水平面的動摩擦因數(shù)為μ?，F(xiàn)有一水平力F拉鐵塊2，當兩個鐵塊一起以相同的加速度做勻速運動時，兩鐵塊間的距離為（）ABkgmkmmFmL)(1211????kgmL1??CD)(211mmkFmL??kgmL2??3如圖34，木塊ＡＢ用輕彈簧連接，放在

5、光滑的水平面上，Ａ緊靠墻壁，在木塊Ｂ上施加向左的水平力Ｆ，使彈簧壓縮，當撤去外力后Ａ.Ａ尚未離開墻壁前，彈簧和Ｂ的機械能守恒；Ｂ.Ａ尚未離開墻壁前，系統(tǒng)的動量守恒；Ｃ.Ａ離開墻壁后，系統(tǒng)動量守恒；Ｄ.Ａ離開墻壁后，系統(tǒng)機械能守恒。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)彈簧平放在光ML滑的水平面在彈簧右端施加一水平力使彈簧向右做加速運動.試分析F彈簧上各部分的受力情況.4如圖30所示，彈簧

6、秤外殼質(zhì)量為m0，彈簧及掛鉤的質(zhì)量忽略不計，掛鉤吊著一重物質(zhì)量為m，現(xiàn)用一方向豎直向上的外力F拉著彈簧秤，使其向上做勻加速運動，則彈簧秤的讀數(shù)為：圖372圖1FFFFF○1○2○3○4Fm0m圖30圖34六、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(yīng).一般應(yīng)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

7、的幾何關(guān)系，分析x形變所對應(yīng)的彈力大小、方向，彈性勢能也是與原長位置對應(yīng)的形變量相關(guān).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(yīng)的回復(fù)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)量也為的物體相

8、連，開始時和均處mAmBAB于靜止狀態(tài)，此時彈簧壓縮量為，一條不可伸長的輕繩繞過輕滑輪，一端連接物體、另一端握在手中，各段繩0xAC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夠長.現(xiàn)在端施加水平恒力使物體從靜止開始向ACFA上運動.(整個過程彈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的速度為多大C3mgBA(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，則最大不超過多

9、少B2mBF【答案】022gx32mg說明:區(qū)別原長位置與平衡位置.和原長位置對應(yīng)的形變量與彈力大小、方向、彈性勢能相關(guān)和平衡位置對應(yīng)的位移量與回復(fù)大小、方向、速度、加速度相關(guān).七與彈簧相關(guān)的臨界問題七與彈簧相關(guān)的臨界問題通過彈簧相聯(lián)系的物體，在運動過程中經(jīng)常涉及臨界極值問題：如物體速度達到最大；彈簧形變量達到最大時兩個物體速度相同；使物體恰好要離開地面；相互接觸的物體恰好要脫離等.此類問題的解題關(guān)鍵是利用好臨界條件，得到解題有用的物理

10、量和結(jié)論.【例8】如圖379所示，兩木塊疊放在豎直輕彈簧上，已知木塊的質(zhì)量分別為和，彈簧的AB、AB、0.42kg0.40kg勁度系數(shù)，若在上作用一個豎直向上的力使由靜止開始以的加速度豎直向上做勻加速運100kNm?AFA20.5ms動（）求：210gms?(1)使木塊豎直做勻加速運動的過程中，力的最大值A(chǔ)F(2)若木塊由靜止開始做勻加速運動，直到分離的過程中，彈簧的彈性勢能減少了，求這一過程中對木AB、0.248JF塊做的功.【答案】