高中物理彈簧問題分析的思維起點學(xué)法指導(dǎo)

1、物理彈簧問題分析的思維起點由于彈簧與其相連接的物體構(gòu)成的系統(tǒng)的運動狀態(tài)具有很強的綜合性和隱蔽性；由于 彈簧與其相連接的物體相互作用時涉及到的物理概念和物理規(guī)律較多，因而多年來，彈簧 試題深受高考命題專家們物理教師的青睞，在物理高考中彈簧問題頻頻出現(xiàn)已見怪不怪了。彈簧問題不僅能考查學(xué)生分析物理過程，理清物理思路，建立物理圖景的能力，而且對考 查學(xué)生知識綜合能力和知識遷移能力，培養(yǎng)學(xué)生物理思維品質(zhì)和挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)潛能也具有 積極意義。因此，彈簧問題也就成為高考命題專家每年命題的重點、難點和熱點。與彈簧相連接的物理問題表現(xiàn)的形式固然很多，但總是有規(guī)律可循，有方法可依，存 在基于彈簧特性分析問題的思維起

2、點。一、以彈簧遵循的胡克定律為分析問題的思維起點彈簧和物體相互作用時，致使彈簧伸長或縮短時產(chǎn)生的彈力的大小遵循胡克定律，即 尸二h或由 。顯然，彈簧的長度發(fā)生變化的時候，胡克定律首先成了彈簧問題分 析的思維起點。例1勁度系數(shù)為k的彈簧懸掛在天花板的 O點，下端掛一質(zhì)量為 m的物體，用托盤托 著，使彈簧位于原長位置，然后使其以加速度a由靜止開始勻加速下降，求物體勻加速下降的時間。解析 物體下降的位移就是彈簧的形變長度，彈力越來越大，因而托盤施加的向上的 壓力越來越小，且勻加速運動到壓力為零。由勻變速直線運動公式及牛頓定律得：G-kx-N=ma N -03工一直我解以上三式得：1 ka 。顯然，能

3、否分析出彈力依據(jù)胡克定律隨著物體的下降變得越來越大，同時托盤的壓力 越來越小直至為零成了解題的關(guān)鍵。二、以彈簧的伸縮性質(zhì)為分析問題的思維起點彈簧能承受拉伸的力，也能承受壓縮的力。在分析有關(guān)彈簧問題時，分析彈簧承受的 是拉力還是壓力成了彈簧問題分析的思維起點。例2如圖1所示，小圓環(huán)重 G固定的大環(huán)半徑為 R,輕彈簧原長為L (L（l）求彈簧長度剛被鎖定后 A球的速度。（2）求在A球離開檔板P之后的運動過程中，彈簧的最大彈性勢能。解析試題只是給出初始狀態(tài)的示意圖，而后的運動過程可分為五個階段，分別如圖9中（a）至（e）所示。圖（a）表示C、B發(fā)生碰撞結(jié)成 D的瞬間；圖（b）表示D A向左運動，彈簧

4、長度變?yōu)樽疃糖冶绘i定；圖（。）表示 A球和才板P碰撞后，A D都不動；圖（d）表示解除鎖定后，彈簧恢復(fù)原長瞬間；圖（e）表示，A球離開擋板P后，彈簧具有最大彈性勢能瞬間。（1）設(shè)C球與B球翻結(jié)成D時，D的速度為由動量守恒得：加為 = 2加4設(shè)此速度為當(dāng)彈簧壓至最短時，D與A的速度相等，設(shè)此速度為 3由動量守恒定律得:2湘凡=3沼叫1Vn = -V聯(lián)立得：3 。1v2 二-v0此間也可以用動量守恒一次求出（從接觸相對靜止）3 。(2)設(shè)彈簧長度被鎖定后，貯存在彈簧中的勢能為斗,由能量守恒得：，2那卜：=；(3談+與撞擊P后，A與D的動能都為零，解除鎖定后，當(dāng)彈簧剛恢復(fù)到自然長度時，彈性勢能 全部

5、轉(zhuǎn)變成D的動能，設(shè)D的速度為 也，則有：%二;(2洲環(huán)以后彈簧伸長，A球離開擋板P,并獲得速度，當(dāng) A D的速度相等時，彈簧伸至最長。 設(shè)此時的速度為 心，由動量守恒得：2加匕=3幽豈當(dāng)彈簧伸到最長時，其彈性勢能最大，設(shè)此勢能為目?,由能量守恒得：= v02,36 緊緊抓住彈性勢能的存儲和釋放，領(lǐng)會題意、明察秋毫識破問題的“陷阱”，排除干 擾，在頭腦中建立起非常清晰的物理圖景和過程，充分運用動量和動能兩個守恒定律，解 決問題。總之，彈簧問題的表現(xiàn)形式是多種多樣的，但是只要緊緊圍繞彈簧與其他物理模型不 同的特性、緊緊抓住彈簧與其組成的系統(tǒng)相連接的物理量，具體問題具體分析，就一定能 找到解決彈簧問題的突破口。通過彈簧與相連物