弹簧类试题的归类与求解

编辑: 逍遥路 关键词: 高中物理 来源: 高中学习网


  在中学阶段,弹簧类问题多为综合性问题,弹力的方向与弹簧所处的伸缩状态有关,弹力的大小与弹簧形变量的大小有关,弹簧在伸缩过程中涉及如力和加速度、功和能、冲量和动量以及气缸中的压强和内能等多个物理概念,同时涉及与这些概念相关的规律。弹簧在伸缩过程中涉及的物理过程和物理规律较繁杂,因此与弹簧相连的物体的受力情况和运动情况一般都具有很强的综合性和隐蔽性,涉及的知识面广,要求的能力较高,是高考的难点之一。

  一、有关弹簧本身的特性和规律

  1、在中学阶段,凡涉及的弹簧都不考虑其质量,称之为"轻弹簧",是一种常见的理想化物理模型。只需把轻弹簧当成提供和储存弹性势能的工具。

  2、弹簧弹力不能突变,弹力的变化是建立在形变量变化的基础之上,需要时间的积累。在分析瞬时变化时,可以认为弹力大小不变。

  3、胡克定律:F=kX 其中F为弹力,K为劲度系数,X为形变量。

  4、功能关系:W=-△EP 其中W为弹簧弹力做功,△EP为弹性势能变化。

  二、解题时应注意的几个问题

  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。

  4、要注意弹力做功的特点:(Wk=ΔEp),弹力的功等于弹性势能增量的负值。弹性势能的公式Ep= kx2(注意:x指的是弹簧向对于原长的形变量),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。

  宋金凤  湖北省巴东县第一高级中学


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