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1、弹簧问题主要考察内容包扌乩力和加速度、物体的平衡、简谐振动、动量和冲量、功和能等概念和规律。弹簧与相连物体构成系统运动状态启很强的综合性和隐蔽性,而旦弹簧伸缩过程屮涉及变化的物理量多,往往需要结合动量守恒、能量守恒等规律求解根据高考对此类问题考察的特点,我们在复习中,应弄清弹簧与其关联物Z间存在的力、运动状态、动量或者机械能Z间的联系,正确地分析弹簧关联物的运动情况,恰当地选样物理规律进行计算。由于此类问题涉及的力学规律较多,有利丁考查学生综合分析问题的能力,在未来的高考中仍将是十分重要的考察点。弹簧及其关联物具有以下特点1、弹簧上的弹力是变力,弹力的人小随弹簧的形变量发生变
2、化。注意:不可伸缩的细线、钢性轻杆与弹簧的物理模型有重要区别:线或杆的拉力可以突变;弹簧形变需要吋间,弹力不能突变。2、只有-•端有关联物体、另一端固定的弹簧:当弹簧伸长到最长或压缩到最短时,物体速度最小(为零),弹簧的弹性势能最大,此时,也是关联物体的速度方向发生改变的时刻。若关联物与接触面间光滑,当弹簧恢复原长时,物体速度最人,弹性势能为零。若关联物与接触面粗糙,物休速度最大时弹力与摩擦力平衡,此时弹簧并没有恢复原长,弹性势能也不为零。3、两端均冇关联物的弹簧:弹簧伸长到最长或压缩到最倉吋,相关联物体的速度一定相等,弹簧具有最大的弹性势能。当弹赞恢复原长时,相互关联物体的
3、速度相差最大,弹赞对关联物体的作用力为零。若物休再受阻力时,弹力与阻力相等时,物体速度最大。例题:例1健身用的拉力器弹簧,设每根长0.5m,把它拉至1.0m长时需拉力100N.若在拉力器上并列装了5根这样的弹簧,把它拉到1.7m长时需耍多少拉力?假设弹簧在弹性限度内.分析根据一根弹赞从0.5m伸长到1.0m时所需耍的拉力,利用胡克定律,对求出使一根弹簧从0.5m伸长到1.7m时的拉力,从而也就可求得使5根弹簧一齐伸长到1.7m时的拉力.解设10二0.5m,71=1.0m,72=1.7m,因平衡时弹簧产生的弹力与外加拉力相等,由胡克定律得第二次的拉力L-417-05*卿-MOM
4、所以将5根并列的弹簧同吋伸长到L7m时所需拉力F=5F2=5X240N=1200N.说明因为题小拉力器一根弹赞的劲度系数fB100kl=K=w^as皿/mPoohrm.使同样的5根弹簧并列起来示也从10=0.5iii伸长到11=1.Om,弹力应为5f]=500N,可见5根并列弹簧的等效劲度系数为1根弹簧的5倍,即k=5kl=1000N/m.于是rti胡克定律立即口J得总的拉力F=f=kx=k(12-10)=1000X(1.7-0.5)N=1200N.所以,弹费并列起來后,等效劲度系数增大,即越难伸长(或压缩).同理可知,弹簧串接起來后,等效劲度系数必减小,即越易伸长(或压缩)
5、.例2如图1-3所示,在倾角a=60°的斜面上放一个质量m的物体,用k=100N/m的轻弹簧平行斜而M着.发现物体放在PQ间任何位置都处于静止状态,测得AP=22cm,AQ=8cm,则物体与斜面间的最大静摩擦力等于多少?S1-3分析物体位于Q点时,弹簧必处于压缩状态,对物体的弹力TQ沿斜面向下;物体位于P点时,弹簧已处于拉伸状态,对物体的弹力TP沿斜面向上.P、Q两点是物体静止于斜而上的临界位置,此时斜面对物体的静摩擦力都达到最人值fm,其方向分别沿斜而向下和向上.解作出物体在P、Q两位置时的受丿J图(图1-4),设弹簧原氏为10,则物体在Q和P两处的压缩量和伸长量分别为xl
6、=l0-AQ,x2=AP-10.根据胡克定律和物体沿斜面方向的力平衡条件可知:kxl二k(10-AQ)=fm-mgsina,kx2=k(APT。)=fm+mgsina.联立两式得k(AP-AQ2100(22-8)X10^2N-7N.例3如图1-5所示,质量为m的物块与甲、乙两个轻弹簧札I连,乙弹簧下端与地札I连,其劲度系数分别为kl、k2.现用手拉甲的上端A,使它缓缓上移.当乙弹簧中的弹力为原来的2/3时,甲上端A移动的距离为多少?当手拉甲弹*删上移SMPP弹力K为原来的彳叽=
7、mg-乙弹簧可能仍处于被压缩状态或已处于被拉伸状态,需分两种情况讨论.解(1)乙仍处于被压缩状态,
8、则此时甲的弹力和伸长量分别为T
9、=mg-T^=^mg»I乙弾If上甌移为引-晋■益,斯編上移的距舟孤F+可二号(右协却甲T7TT7El-5(2)乙处于被拉伸状态,则此时甲的弹力和伸长量分别为乙師上««的位移为/厂I•协聲二穿・所臥碟上移的距