彈簧類試題的歸類與求解

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

  在中學(xué)階段,彈簧類問題多為綜合性問題,彈力的方向與彈簧所處的伸縮狀態(tài)有關(guān),彈力的大小與彈簧形變量的大小有關(guān),彈簧在伸縮過程中涉及如力和加速度、功和能、沖量和動(dòng)量以及氣缸中的壓強(qiáng)和內(nèi)能等多個(gè)物理概念,同時(shí)涉及與這些概念相關(guān)的規(guī)律。彈簧在伸縮過程中涉及的物理過程和物理規(guī)律較繁雜,因此與彈簧相連的物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況一般都具有很強(qiáng)的綜合性和隱蔽性,涉及的知識面廣,要求的能力較高,是高考的難點(diǎn)之一。

  一、有關(guān)彈簧本身的特性和規(guī)律

  1、在中學(xué)階段,凡涉及的彈簧都不考慮其質(zhì)量,稱之為"輕彈簧",是一種常見的理想化物理模型。只需把輕彈簧當(dāng)成提供和儲存彈性勢能的工具。

  2、彈簧彈力不能突變,彈力的變化是建立在形變量變化的基礎(chǔ)之上,需要時(shí)間的積累。在分析瞬時(shí)變化時(shí),可以認(rèn)為彈力大小不變。

  3、胡克定律:F=kX 其中F為彈力,K為勁度系數(shù),X為形變量。

  4、功能關(guān)系:W=-△EP 其中W為彈簧彈力做功,△EP為彈性勢能變化。

  二、解題時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題

  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),要注意彈力的大小與方向時(shí)刻要與當(dāng)時(shí)的形變相對應(yīng)。在題目中一般應(yīng)從彈簧的形變分析入手,先確定彈簧原長位置,現(xiàn)長位置,找出形變量x與物體空間位置變化的幾何關(guān)系,分析形變所對應(yīng)的彈力大小、方向,以此來分析計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的可能變化。

  2、因彈簧(尤其是軟質(zhì)彈簧)其形變發(fā)生改變過程需要一段時(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。

  4、要注意彈力做功的特點(diǎn):(Wk=ΔEp),彈力的功等于彈性勢能增量的負(fù)值。彈性勢能的公式Ep= kx2(注意:x指的是彈簧向?qū)τ谠L的形變量),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能的改變時(shí),一般以能量的轉(zhuǎn)化與守恒的角度來求解。

  宋金鳳  湖北省巴東縣第一高級中學(xué)


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