高中物理_彈力匯總

1、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(xué)生往往對(duì)彈力大小和方向的變化過(guò)程缺乏清晰的認(rèn)識(shí)，不能建立與之相關(guān)的物理模型并進(jìn)行分類，導(dǎo)致解題思路不清、效率低下、錯(cuò)誤率較高.在具體實(shí)際問(wèn)題中，由于彈簧特性使得與其相連物體所組成系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)具有很強(qiáng)的綜合性和隱蔽性，加之彈簧在伸縮過(guò)程中涉及力和加速度、功和能、沖量和動(dòng)量等多個(gè)物理概念和規(guī)律，所以彈簧試題也就成為高考中的重、難、熱點(diǎn)，一、一、“輕彈簧輕彈簧”類問(wèn)題類問(wèn)題在中學(xué)階段

2、，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(jiàn)的理想化物理模型.由于“輕彈簧”質(zhì)量不計(jì)，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(huì)無(wú)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)為.FFF【例1】如圖371所示，一個(gè)彈簧秤放在光滑的水平面上，外殼質(zhì)量不能忽略，彈簧及掛鉤質(zhì)量不計(jì)，施加彈簧上水平方向m的力和稱外殼上的力，且，則彈

3、簧秤沿水平方向的1F2F12FF?加速度為，彈簧秤的讀數(shù)為.【解析】以整個(gè)彈簧秤為研究對(duì)象，利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律得：，即12FFma??12FFam??僅以輕質(zhì)彈簧為研究對(duì)象，則彈簧兩端的受力都，所以彈簧秤的讀數(shù)為.1F1F說(shuō)明:作用在彈簧秤外殼上，并沒(méi)有作用在彈簧左端，彈簧左端的受力是由外殼內(nèi)側(cè)提2F供的.【答案】12FFam??1F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(zhǎng)為的均質(zhì)彈ML簧平放在光滑

4、的水平面在彈簧右端施加一水平力使彈簧F向右做加速運(yùn)動(dòng).試分析彈簧上各部分的受力情況.【解析】彈簧在水平力作用下向右加速運(yùn)動(dòng)，據(jù)牛頓第二定律得其加速度取彈簧左部任意長(zhǎng)度為研究對(duì)象，設(shè)其質(zhì)量為得彈簧上的彈力FaM?xm為：xxFxTmaMFLML???【答案】xxTFL?三、彈簧的彈力不能突變彈簧的彈力不能突變(彈簧彈力瞬時(shí)彈簧彈力瞬時(shí))問(wèn)題問(wèn)題彈簧(尤其是軟質(zhì)彈簧)彈力與彈簧的形變量有關(guān)，由于彈簧兩端一般與物體連接，因彈簧形變過(guò)程需要一段

5、時(shí)間，其長(zhǎng)度變化不能在瞬間完成，因此彈簧的彈力不能在瞬間發(fā)生突變.即可以認(rèn)為彈力大小和方向不變，與彈簧相比較，輕繩和輕桿的彈力可以突變.【例3】如圖373所示，木塊與用輕彈簧相連，豎直放在木塊上，三ABC者靜置于地面，的質(zhì)量之比是1:2:3.設(shè)所有接觸面都光滑，當(dāng)沿水ABC、、平方向迅速抽出木塊的瞬時(shí)，木塊和的加速度分別是=與=CABAaBa【解析】由題意可設(shè)的質(zhì)量分別為，以木塊為研究對(duì)象，ABC、、23mmm、、A抽出木塊前，木塊受到

6、重力和彈力一對(duì)平衡力，抽出木塊的瞬時(shí)，木CAC塊受到重力和彈力的大小和方向均不變，故木塊的瞬時(shí)加速度為0.以木AA塊為研究對(duì)象，由平衡條件可知，木塊對(duì)木塊的作用力.AB、CB3CBFmg?以木塊為研究對(duì)象，木塊受到重力、彈力和三力平衡，抽出木塊的瞬時(shí)，木BBCBFC塊受到重力和彈力的大小和方向均不變，瞬時(shí)變?yōu)?，故木塊的瞬時(shí)合外力為豎BCBFC3mg直向下，瞬時(shí)加速度為.1.5g圖372圖371圖373高中物理中的彈簧問(wèn)題歸類剖析高中物

7、理中的彈簧問(wèn)題歸類剖析五、彈簧形變量可以代表物體的位移五、彈簧形變量可以代表物體的位移彈簧彈力滿足胡克定律，其中為彈簧的形變量，兩端與物體相連時(shí)亦即物Fkx??xx體的位移，因此彈簧可以與運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)結(jié)合起來(lái)編成習(xí)題.【例6】如圖377所示，在傾角為的光滑斜面上有兩個(gè)用輕質(zhì)?彈簧相連接的物塊，其質(zhì)量分別為，彈簧的勁度系A(chǔ)B、ABmm、數(shù)為為一固定擋板，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)開(kāi)始用一恒力kC沿斜面方向拉使之向上運(yùn)動(dòng)，求剛要離開(kāi)時(shí)的加速度FABC

8、A和從開(kāi)始到此時(shí)的位移(重力加速度為).aAdg【解析】系統(tǒng)靜止時(shí)設(shè)彈簧壓縮量為，彈簧彈力為，分析1x1F受力可知:A11sinAFkxmg???解得:1sinAmgxk??在恒力作用下物體向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧由壓縮逐漸變?yōu)樯扉L(zhǎng)狀態(tài).設(shè)物體剛要FAB離開(kāi)擋板時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為，分析物體的受力有:解得C2xB2sinBkxmg??2sinBmgxk??設(shè)此時(shí)物體的加速度為，由牛頓第二定律有:Aa2sinAAFmgkxma????解得:()s

9、inABAFmmgam????因物體與彈簧連在一起，彈簧長(zhǎng)度的改變量代表物體的位移，故有，即AA12dxx??()sinABmmgdk???【答案】()sinABmmgdk???六、彈力變化的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析六、彈力變化的運(yùn)動(dòng)過(guò)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(shí)刻要與當(dāng)時(shí)的形變相對(duì)應(yīng).一般應(yīng)從彈簧的形變分析入手，先確定彈簧原長(zhǎng)位置、現(xiàn)長(zhǎng)位置及臨界位置，找出形變量與物體空間位置變化的幾何關(guān)系，分析形變所對(duì)應(yīng)

10、的彈力大小、方向，彈性x勢(shì)能也是與原長(zhǎng)位置對(duì)應(yīng)的形變量相關(guān).以此來(lái)分析計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的可能變化.結(jié)合彈簧振子的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，分析涉及彈簧物體的變加速度運(yùn)動(dòng)，往往能達(dá)到事半功倍的效果.此時(shí)要先確定物體運(yùn)動(dòng)的平衡位置，區(qū)別物體的原長(zhǎng)位置，進(jìn)一步確定物體運(yùn)動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).結(jié)合與平衡位置對(duì)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(yùn)動(dòng)過(guò)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mA也為的物體相連，開(kāi)始時(shí)和均處于靜止

11、狀態(tài)，此時(shí)彈簧壓縮量為mBAB，一條不可伸長(zhǎng)的輕繩繞過(guò)輕滑輪，一端連接物體、另一端握在手0xAC中，各段繩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A夠長(zhǎng).現(xiàn)在端施加水平恒力使物體從靜止開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng).(整個(gè)過(guò)程彈CFA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(kāi)地面時(shí)物體C3mgB的速度為多大A(2)若將物體的質(zhì)量增加到，為了保證運(yùn)動(dòng)中物體始終不離開(kāi)地面，則最大不超B2mBF過(guò)多少圖377圖37