高考物理弹簧模型总结

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1、特级教师分析2013年高考物理必考题:含弹簧的物理模型【命题规律】高考中常出现的物理模型中,斜面问题、叠加体模型、含弹簧的连接体、传送带模型等在高考中的地位特别重要,本专题就这几类模型进行归纳总结和强化训练;传送带问题在高考中出现的概率也较大,而且解题思路独特,本专题也略加论述.有些问题在高考中变化较大,或者在前面专题中已有较全面的论述,在这里就不再论述和例举.试卷中下列常见的物理模型出现的概率较大:斜面问题、叠加体模型(包含子弹射入)、带电粒子的加速与偏转、天体问题(圆周运动)、轻绳(轻杆)连接体模型、传送带问题、含弹簧的连接体模型.高考命题以《考试大纲》为依据,考查学生对高

2、中物理知识的掌握情况,体现了“知识与技能、过程与方法并重”的高中物理学习思想.每年各地的高考题为了避免雷同而千变万化、多姿多彩,但又总有一些共性,这些共性可粗略地总结如下:三、含弹簧的物理模型纵观历年的高考试题,和弹簧有关的物理试题占有相当大的比重.高考命题者常以弹簧为载体设计出各类试题,这类试题涉及静力学问题、动力学问题、动量守恒和能量守恒问题、振动问题、功能问题等,几乎贯穿了整个力学的知识体系.为了帮助同学们掌握这类试题的分析方法,现将有关弹簧问题分类进行剖析.对于弹簧,从受力角度看,弹簧上的弹力是变力;从能量角度看,弹簧是个储能元件.因此,弹簧问题能很好地考查学生的综合分

3、析能力,故备受高考命题老师的青睐.“高考直通车”联合衡水毕业清华北大在校生将于2013年5月中旬推出的手写版高考复习笔记,希望对大家复习备考有所帮助。该笔记适合2014年、2015年、2016年高考生使用。凡2013年5月中旬之后购买的高一、高二同学,每年指定日期可以免费更换一次最新一年的笔记。另外,所有笔记使用者将被加入2014年高考备考专用平台,每周定期提供最新资料和高考互动。笔记对外公开时间:5月20日1.静力学中的弹簧问题(1)胡克定律:F=kx,ΔF=k·Δx.(2)对弹簧秤的两端施加(沿轴线方向)大小不同的拉力,弹簧秤的示数一定等于挂钩上的拉力.●例4 如图9-12

4、甲所示,两木块A、B的质量分别为m1和m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2,两弹簧分别连接A、B,整个系统处于平衡状态.现缓慢向上提木块A,直到下面的弹簧对地面的压力恰好为零,在此过程中A和B的重力势能共增加了(  )【解析】取A、B7以及它们之间的弹簧组成的整体为研究对象,则当下面的弹簧对地面的压力为零时,向上提A的力F恰好为:F=(m1+m2)g设这一过程中上面和下面的弹簧分别伸长x1、x2,如图9-12乙所示,由胡克定律得:故A、B增加的重力势能共为:.[答案] D【点评】①计算上面弹簧的伸长量时,较多同学会先计算原来的压缩量,然后计算后来的伸长量,再将两者相加,但

5、不如上面解析中直接运用Δx=ΔF/k进行计算更快捷方便.②通过比较可知,重力势能的增加并不等于向上提的力所做的功.2.动力学中的弹簧问题(1)瞬时加速度问题(与轻绳、轻杆不同):一端固定、另一端接有物体的弹簧,形变不会发生突变,弹力也不会发生突变.(2)如图9-13所示,将A、B下压后撤去外力,弹簧在恢复原长时刻B与A开始分离.7图9-13●例5 一弹簧秤秤盘的质量m1=1.5kg,盘内放一质量m2=10.5kg的物体P,弹簧的质量不计,其劲度系数k=800N/m,整个系统处于静止状态,如图9-14所示.现给P施加一个竖直向上的力F,使P从静止开始向上做匀加速直线运动,已知在最

6、初0.2s内F是变化的,在0.2s后是恒定的,求F的最大值和最小值.(取g=10m/s2)【解析】初始时刻弹簧的压缩量为:x0=((m1+m2)g/k=0.15m设秤盘上升高度x时P与秤盘分离,分离时刻有:又由题意知,对于0~0.2s时间内P的运动有:1/2)at2=x解得:x=0.12m,a=6m/s2故在平衡位置处,拉力有最小值Fmin=(m1+m2)a=72N分离时刻拉力达到最大值Fmax=m2g+m2a=168N.[答案] 72N 168N【点评】对于本例所述的物理过程,要特别注意的是:分离时刻m1与m2之间的弹力恰好减为零,下一时刻弹簧的弹力与秤盘的重力使秤盘产生的加

7、速度将小于a,故秤盘与重物分离.3.与动量、能量相关的弹簧问题与动量、能量相关的弹簧问题在高考试题中出现频繁,而且常以计算题出现,在解析过程中以下两点结论的应用非常重要:(1)弹簧压缩和伸长的形变相同时,弹簧的弹性势能相等;7(2)弹簧连接两个物体做变速运动时,弹簧处于原长时两物体的相对速度最大,弹簧的形变最大时两物体的速度相等.●例6 如图9-15所示,用轻弹簧将质量均为m=1kg的物块A和B连接起来,将它们固定在空中,弹簧处于原长状态,A距地面的高度h1=0.90m.同时释放两物块,A与

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