專(zhuān)題：受力分析之彈簧問(wèn)題說(shuō)課材料

1、專(zhuān)題：受力分析之彈簧問(wèn)題精品資料彈簧類(lèi)問(wèn)題的幾種模型及其處理方法學(xué)生對(duì)彈簧類(lèi)問(wèn)題感到頭疼的主要原因有以下幾個(gè)方面：首先，由于彈簧不斷發(fā)生形變，導(dǎo)致物體的受力隨之不斷變化，加速度不斷變化，從而使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)過(guò)程較復(fù)雜。其次，這些復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中間所包含的隱含條件很難挖掘。還有，學(xué)生們很難找到這些復(fù)雜的物理過(guò)程所對(duì)應(yīng)的物理模型以及處理方法。根據(jù)近幾年高考的命題特點(diǎn)和知識(shí)的考查，就彈簧類(lèi)問(wèn)題分為以下幾種類(lèi)型進(jìn)行分析。一、彈簧類(lèi)命題突破要點(diǎn)1彈簧的彈力是一種由形變而決定大小和方向的力。當(dāng)題目中出現(xiàn)彈簧時(shí)，首先要注意彈力的大小與方向時(shí)刻要與當(dāng)時(shí)的形變相對(duì)應(yīng)，在題目中一般應(yīng)從彈簧的形變分析入手，先

2、確定彈簧原長(zhǎng)位置、現(xiàn)長(zhǎng)位置、平衡位置等，找出形變量x 與物體空間位置變化的幾何關(guān)系，分析形變所對(duì)應(yīng)的彈力大小、方向，結(jié)合物體受其他力的情況來(lái)分析物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。2因軟質(zhì)彈簧的形變發(fā)生改變過(guò)程需要一段時(shí)間，在瞬間內(nèi)形變量可以認(rèn)為不變，因此，在分析瞬時(shí)變化時(shí)，可以認(rèn)為彈力大小不變，即彈簧的彈力不突變。3在求彈簧的彈力做功時(shí)，因該變力為線性變化，可以先求平均力，再用功的定義進(jìn)行計(jì)算，也可據(jù)動(dòng)能定理和功能關(guān)系：能量轉(zhuǎn)化和守恒定律求解。同時(shí)要注意彈力做功的特點(diǎn)：彈力做功等于彈性勢(shì)能增量的負(fù)值。彈性勢(shì)能的公式，高考不作定量要求，可作定性討論，因此在求彈力的功或彈性勢(shì)能的改變時(shí)，一般以能量的轉(zhuǎn)化與守恒的角度來(lái)

3、求解。二、彈簧類(lèi)問(wèn)題的幾種模型僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝 2精品資料1平衡類(lèi)問(wèn)題例 1 如圖 1所示，勁度系數(shù)為 k1的輕質(zhì)彈簧兩端分別與質(zhì)量為 m1、m2的物塊拴接，勁度系數(shù)為 k2的輕質(zhì)彈簧上端與物塊 m2拴接，下端壓在桌面上（不拴接），整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)施力將 m1緩慢豎直上提，直到下面那個(gè)彈簧的下端剛脫離桌面。在此過(guò)程中， m2的重力勢(shì)能增加了 _，m1的重力勢(shì)能增加了 _。例 2 如上圖 2所示， A 物體重 2N， B 物體重 4N，中間用彈簧連接，彈力大小為 2N，此時(shí)吊 A物體的繩的拉力為 T，B 對(duì)地的壓力為 F，則 T、F 的數(shù)值可能是A7N，0B4N

4、，2NC1N，6ND0，6N平衡類(lèi)問(wèn)題總結(jié)： 這類(lèi)問(wèn)題一般把受力分析、胡克定律、彈簧形變的特點(diǎn)綜合起來(lái)，考查學(xué)生對(duì)彈簧模型基本知識(shí)的掌握情況。只要學(xué)生靜力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)，學(xué)習(xí)習(xí)慣較好，這類(lèi)問(wèn)題一般都會(huì)迎刃而解，此類(lèi)問(wèn)題相對(duì)較簡(jiǎn)單。2突變類(lèi)問(wèn)題例 3 如圖 3所示，一質(zhì)量為 m的小球系于長(zhǎng)度分別為l 1、 l 2的兩根細(xì)線上， l 1 的一端懸掛在天花板上，與豎直方向夾角為， l 2 水平拉直，小球處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)將l 2線剪斷，求剪斷瞬時(shí)小球的加速度。若將圖3中的細(xì)線 l 1改為長(zhǎng)度相同、質(zhì)量不計(jì)的輕彈簧，如圖4所示，其他條件不變，求剪斷細(xì)線 l 2瞬時(shí)小球的加速度。僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請(qǐng)

5、聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝 3精品資料突變類(lèi)問(wèn)題總結(jié)： 不可伸長(zhǎng)的細(xì)線的彈力變化時(shí)間可以忽略不計(jì)，因此可以稱(chēng)為“ 突變彈力 ”，輕質(zhì)彈簧的彈力變化需要一定時(shí)間，彈力逐漸減小，稱(chēng)為“漸變彈力 ”。所以，對(duì)于細(xì)線、彈簧類(lèi)問(wèn)題，當(dāng)外界情況發(fā)生變化時(shí)（如撤力、變力、剪斷），要重新對(duì)物體的受力和運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行分析，細(xì)線上的彈力可以突變，輕彈簧彈力不能突變，這是處理此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵。3碰撞型彈簧問(wèn)題此類(lèi)彈簧問(wèn)題屬于彈簧類(lèi)問(wèn)題中相對(duì)比較簡(jiǎn)單的一類(lèi)，而其主要特點(diǎn)是與碰撞問(wèn)題類(lèi)似，但是，它與碰撞類(lèi)問(wèn)題的一個(gè)明顯差別就是它的作用過(guò)程相對(duì)較長(zhǎng)，而碰撞類(lèi)問(wèn)題的作用時(shí)間極短。例 4 如圖 6所示，物體 B 靜止在光滑的水平面上， B

6、 的左邊固定有輕質(zhì)的彈簧，與 B 質(zhì)量相等的物體 A 以速度 v 向 B 運(yùn)動(dòng)并與彈簧發(fā)生碰撞， A、B 始終沿統(tǒng)一直線，則 A,B 組成的系統(tǒng)動(dòng)能損失最大的時(shí)刻是A A 開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)B A 的速度等于 v 時(shí)CB 的速度等于零時(shí)DA 和 B 的速度相等時(shí)4：機(jī)械能守恒型彈簧問(wèn)題對(duì)于彈性勢(shì)能，高中階段并不需要定量計(jì)算，但是需要定性的了解，即知道彈性勢(shì)能的大小與彈簧的形變之間存在直接的關(guān)系，對(duì)于相同的彈簧，形變量一樣的時(shí)候，彈性勢(shì)能就是一樣的，不管是壓縮狀態(tài)還是拉伸狀態(tài)。僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝 4精品資料例 5 一勁度系數(shù) k=800N/m的輕質(zhì)彈簧兩端分別連接著質(zhì)量均為m=1

7、2kg的物體A、B，它們豎直靜止在水平面上，如圖7所示?，F(xiàn)將一豎直向上的變力F 作用在 A上，使 A開(kāi)始向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)0.40s 物體 B 剛要離開(kāi)地面。求： 此過(guò)程中所加外力F 的最大值和最小值。 此過(guò)程中力 F 所做的功。（設(shè)整個(gè)過(guò)程彈簧都在彈性限度內(nèi)，取g=10m/s2）例 6 如圖 8所示，物體 B 和物體 C用勁度系數(shù)為 k 的彈簧連接并豎直地靜置在水平面上。將一個(gè)物體 A 從物體 B 的正上方距離 B 的高度為 H0處由靜止釋放，下落后與物體 B碰撞，碰撞后A 和 B 粘合在一起并立刻向下運(yùn)動(dòng)，在以后的運(yùn)動(dòng)中A、B不再分離。已知物體A、B、C的質(zhì)量均為 M，重力加速度為 g，

8、忽略物體自身的高度及空氣阻力。求：1） A 與 B 碰撞后瞬間的速度大小。2） A 和 B 一起運(yùn)動(dòng)達(dá)到最大速度時(shí)，物體 C 對(duì)水平地面壓力為多大？3）開(kāi)始時(shí)，物體 A 從距 B 多大的高度自由落下時(shí)，在以后的運(yùn)動(dòng)中才能使物體恰好離開(kāi)地面？5簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)型彈簧問(wèn)題彈簧振子是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的經(jīng)典模型，有一些彈簧問(wèn)題，如果從簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的角度思考，利用簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期性和對(duì)稱(chēng)性來(lái)處理，問(wèn)題的難度將大大下降。例 7如圖 9所示，一根輕彈簧豎直直立在水平面上，下端固定。在彈簧正上方有一個(gè)物塊從高處自由下落到彈簧上端 O，將彈簧壓縮。當(dāng)彈簧僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝 5精品資料被壓縮了 x0時(shí)，物塊的速

9、度減小到零。從物塊和彈簧接觸開(kāi)始到物塊速度減小到零過(guò)程中，物塊的加速度大小a 隨下降位移大小x 變化的圖像，可能是下圖中的例 8 如圖 10所示，一質(zhì)量為 m的小球從彈簧的正上方 H高處自由下落，接觸彈簧后將彈簧壓縮，在壓縮的全過(guò)程中（忽略空氣阻力且在彈性限度內(nèi)），以下說(shuō)法正確的是A小球所受彈力的最大值一定大于2mgB小球的加速度的最大值一定大于2gC小球剛接觸彈簧上端時(shí)動(dòng)能最大D小球的加速度為零時(shí)重力勢(shì)能與彈性勢(shì)能之和最大6綜合類(lèi)彈簧問(wèn)題例 9 如圖 12所示，質(zhì)量為 m1的物體 A 經(jīng)一輕質(zhì)彈簧與下方地面上的質(zhì)量為 m2的物體 B 相連，彈簧的勁度系數(shù)為 k， A、 B 都處于靜止?fàn)顟B(tài)。一條不可伸長(zhǎng)的輕繩繞過(guò)輕滑輪，一端連物體A，另一端連一輕掛鉤。開(kāi)始時(shí)各段繩都處于伸直狀態(tài)，A 上方的一段繩沿豎直方向。現(xiàn)在掛鉤上升一質(zhì)量為m3的物體 C并從靜止?fàn)顟B(tài)釋放，已知它恰好能使B 離開(kāi)地面但不繼續(xù)上升。若將C換成另一個(gè)質(zhì)量為的物體 D，仍從上述初始位置由靜止?fàn)顟B(tài)釋放，則這次B 剛離地時(shí) D的速度的大小是多少？已知重力加速度為 g。僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝 6精品資料綜合類(lèi)彈簧問(wèn)題總結(jié)： 綜合類(lèi)彈簧問(wèn)題一般物理情景復(fù)雜，涉及的物理量較多