物理建模輕桿輕繩輕彈簧模型

1、物理建模 1.輕桿、輕繩、輕彈簧模型模型闡述輕桿、輕繩、輕彈簧都是忽略質(zhì)量的理想模型，與這三個模型相關(guān)的問題在高中物理中有相當(dāng)重要的 地位，且涉及的情景綜合性較強，物理過程復(fù)雜，能很好地考查學(xué)生的綜合分析能力，是高考的常考問題三種模型輕桿輕繩輕彈黃模型圖不續(xù)表模形變特點只能發(fā)生微小形變?nèi)彳?，只能發(fā)生微小形變，各處張力大小相等既可伸長，也可壓縮，各處彈力大小相等型方向特點不一定沿桿，可以是任意只能沿繩，指向繩收縮的方向一定沿彈簧軸線，與形變方向相特方向反點作用效果特點可提供拉力、推力只能提供拉力可以提供拉力、推力大小突變特點可以發(fā)生突變可以發(fā)生突變一般不能發(fā)生突變自由桿和固定才千中的彈力方向類型

2、特征受力特征自由桿可以自由轉(zhuǎn)動桿受力一定沿桿方向固定桿不能自由轉(zhuǎn)動不一定沿桿方向，由物體所處狀態(tài)決定【典例11 甲、乙兩圖中的桿都保持靜止，試畫出甲、乙兩圖。點受桿的作用力的方向.（。為結(jié)點）圖 218【典例2】 一輕彈簧兩端分別連接物體 a、b,在水平力作用下共同向右做勻加速運動，如圖 2-1 -9所示，在水平面上時，力為 F1,彈簧長為L1,在斜面上時，力為 F2,彈簧長為L2,已知a、b兩物體 與接觸面間的動摩擦因數(shù)相同，則輕彈簧的原長為 （）.圖 219L1 + L2a.-2-F1L1 F2L2B. F2 F1F2L1 F1L2D F2L1 + F1L2C. F2-F1. F2+F1即

3、學(xué)即練 （2013石家莊質(zhì)檢，18）如圖21 10所示，一個"Y'形彈弓頂部跨度為 L,兩根相同的橡 皮條自由長度均為L,在兩橡皮條的末端用一塊軟羊皮 （長度不計）做成裹片.若橡皮條的彈力與形變量的關(guān) 系滿足胡克定律，且勁度系數(shù)為k,發(fā)射彈丸時每根橡皮條的最大長度為2L（彈性限度內(nèi)），則發(fā)射過程中裹片對彈丸的最大作用力為（）.圖 21103. 15A. kL8. 2kLC.kLD.-kL附：對應(yīng)高考題組（PPT課件文本，見教師用書）1. （2010新課標(biāo)全國卷，15） 一根輕質(zhì)彈簧一端固定，用大小為F1的力壓彈簧的另一端，平衡時長度為11；改用大小為F2的力拉彈簧，平衡時長度

4、為12.彈簧的拉伸或壓縮均在彈性限度內(nèi)，該彈簧的勁度系數(shù)為（）.F2 F1A. 12- 11c F2+F1B.12 + 11c F2+F1C.1211d.FFI12 + 112. （2011山東卷，19）如圖所示，將兩相同的木塊 a、b置于粗糙的水平地面上，中間用一輕彈簧連接， 兩側(cè)用細繩系于墻壁.開始時 a、b均靜止，彈簧處于伸長狀態(tài)，兩細繩均有拉力，a所受摩擦力Ffa，0,b所受摩擦力Ffb= 0.現(xiàn)將右側(cè)細繩剪斷，則剪斷瞬間 （）.A. Ffa大小不變B. Ffa方向改變C. Ffb仍然為零D. Ffb方向向右3. （2012山東基本能力，85）力是物體間的相互作用，下列有關(guān)力的圖示及表

5、述正確的是（）.物理建模1.輕桿、輕繩、輕彈簧模型模型闡述輕桿、輕繩、輕彈簧都是忽略質(zhì)量的理想模型，與這三個模型相關(guān)的問題在高中物理中有相當(dāng)重要的地位，且涉及的情景綜合性較強，物理過程復(fù)雜，能很好地考查學(xué)生的綜合分析能力，是高考的?？紗栴}三種模型輕桿輕繩輕彈簧模型圖示續(xù)表模形變特點只能發(fā)生微小形變?nèi)彳?，只能發(fā)生微小形變，各處張力大小相等既可伸長，也可壓縮，各處彈力大小相等型方向特點不一定沿桿，可以是任意只能沿繩，指向繩收縮的方向一定沿彈簧軸線，與形變方向相特方向反點作用效果特點可提供拉力、推力只能提供拉力可以提供拉力、推力大小突變特點可以發(fā)生突變可以發(fā)生突變一般不能發(fā)生突變自由桿和固定才千中的

6、彈力方向類型特征受力特征自由桿可以自由轉(zhuǎn)動桿受力一定沿桿方向固定桿不能自由轉(zhuǎn)動不一定沿桿方向，由物體所處狀態(tài)決定【典例11 甲、乙兩圖中的桿都保持靜止，試畫出甲、乙兩圖。點受桿的作用力的方向.（。為結(jié)點）圖 218解析 甲為自由桿，受力一定沿桿方向，如下圖甲所示的Fn1.乙為固定桿，受力由。點所處狀態(tài)決定,此時受力平衡，由平衡條件知桿的支持力FN2的方向與mg和F1的合力方向相反，如下圖乙所示.答案如解析圖所示【典例2】 一輕彈簧兩端分別連接物體 a、b,在水平力作用下共同向右做勻加速運動，如圖 2-1 -9所示，在水平面上時，力為 Fi,彈簧長為Li,在斜面上時，力為 F2,彈簧長為L2,已

7、知a、b兩物體 與接觸面間的動摩擦因數(shù)相同，則輕彈簧的原長為 （）.圖 219Li + L2A.-2-FiLi- F2L2B.F2 F1F2L1 F1L2C. F2-F1D F2L1LF1L2.F2F1解析 設(shè)物體a、b的質(zhì)量分別為m1、m2,與接觸面間的動摩擦因數(shù)為由彈簧原長為L0,在水平面上時，以整體為研究對象有FiMmi + m2）g = （mi+m2）a,隔離 a 物體有 k(Li-Lo)- gmig = mia, (Z一、.mi_聯(lián)立解得k(Li-Lo) =Fi,mi + m2-mi同理可得k(L2 Lo) =F2,mi + m2F2L1-F1L2 聯(lián)立可得輕彈簧的原長為 Lo =,

8、 C對.F2Fi答案 C反思總結(jié) 如何理解理想化模型一一“輕彈簧”與“橡皮筋”（i）彈簧與橡皮筋產(chǎn)生的彈力遵循胡克定律F = kx, x是指形變量.（2） “輕”即指彈簧（或橡皮筋）的重力不計，所以同一彈簧的兩端及中間各點的彈力大小相等.（3）彈簧既能受拉力，也能受壓力 （沿彈簧軸線），分析彈簧問題時一定要特別注意這一點，而橡皮筋只能受拉力作用.（4）彈簧和橡皮筋中的彈力均不能突變，但當(dāng)將彈簧（或橡皮筋）剪斷時，其彈力立即消失.即學(xué)即練 （20i3石家莊質(zhì)檢，i8）如圖2i i0所示，一個"Y'形彈弓頂部跨度為 L,兩根相同的橡 皮條自由長度均為L,在兩橡皮條的末端用一塊軟羊

9、皮（長度不計）做成裹片.若橡皮條的彈力與形變量的關(guān)系滿足胡克定律，且勁度系數(shù)為k,發(fā)射彈丸時每根橡皮條的最大長度為2L（彈性限度內(nèi)），則發(fā)射過程中裹片對彈丸的最大作用力為（）.圖 2i i0c-3 i5A. kLB. 2kLC22kLD.kL解析對裹片受力分析，由相似三角形可得：kL2L =F2i5丁L則裹片對彈丸的最大作用力為 F丸=F=曰5kL,故選項D正確.答案 D附：對應(yīng)高考題組（PPT課件文本，見教師用書）1. （20i0新課標(biāo)全國卷，i5） 一根輕質(zhì)彈簧一端固定，用大小為Fi的力壓彈簧的另一端，平衡時長度為li;改用大小為F2的力拉彈簧，平衡時長度為12.彈簧的拉伸或壓縮均在彈性限

10、度內(nèi)，該彈簧的勁度系數(shù)為（）.F2 FiA- |2 liB.F|2十 liF2+FiC. l2-liD.S|2十 li解析 設(shè)彈簧原長為l,由題意知，F(xiàn)i=k（l-li）,F2 + F1F2= k（l2 l）,兩式聯(lián)立，得 k =,選項 C正確.12 ll答案 C2. （2011山東卷，19）如圖所示，將兩相同的木塊 a、b置于粗糙的水平地面上，中間用一輕彈簧連接， 兩側(cè)用細繩系于墻壁.開始時 a、b均靜止，彈簧處于伸長狀態(tài),兩細繩均有拉力，a所受摩擦力Ffa，0,b所受摩擦力Ffb= 0.現(xiàn)將右側(cè)細繩剪斷，則剪斷瞬間 （）.A. Ffa大小不變B. Ffa方向改變C. Ffb仍然為零D. Ffb方向向右解析 剪斷右側(cè)繩的瞬間，右側(cè)細繩上拉力突變?yōu)榱悖鴱椈蓪赡緣K的拉力沒有發(fā)生突變，與原來一樣，所以b對地面有向左的運動趨勢， 受到靜摩擦力Ffb方向向右，C錯誤，D正確.剪斷右側(cè)繩的瞬間，木塊a受到的各力都沒有發(fā)生變化，A正確，B錯誤.答案 AD3. （2012山東基本能力，85）力是物體間的相互作用，下列有關(guān)力的圖示及表述正確的是（）.解析 由于在不同緯度處重力加速度 g不同，旅客所受重力不同，故對飛機的壓力不