2019高考物理二轮复习专项1模型突破专题3弹簧模型高分突破学案

《2019高考物理二轮复习专项1模型突破专题3弹簧模型高分突破学案》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、模型3　弹簧模型[模型统计]真题模型考查角度真题模型考查角度(2018·全国卷ⅠT15)力的平衡、胡克定律、牛顿第二定律的综合应用的“弹簧模型”(2016·全国卷ⅠT25)多过程问题、弹簧形变与弹性势能、动能定理或功能关系的“弹簧模型”(2016·全国卷ⅡT25)机械能守恒、功能关系和圆周运动综合应用的“弹簧模型”(2016·全国卷ⅡT21)受力分析、动能定理综合应用的“弹簧模型”(2015·全国卷ⅠT24)安培力、闭合电路欧姆定律、力的平衡综合应用的“弹簧模型”[模型解读]1．弹簧模型的问题特点弹簧模型是高考中常见的物理模型之一，该模型涉及共点力的平衡、牛顿运动

2、定律、动能定理、机械能守恒定律以及能量守恒定律等知识．运动过程中，从力的角度看，弹簧上的弹力是变力，从能量的角度看，弹簧是储能元件．因此，借助弹簧模型，可以很好地考查考生的分析综合能力．在高考试题中，弹簧(主要是轻质弹簧)模型主要涉及四个方面的问题：静力学中的弹簧问题、动力学中的弹簧问题、与能量转化和与动量有关的弹簧问题．2．弹簧模型的解题策略(1)力学特征：轻质弹簧不计质量，并且因软质弹簧的形变发生改变需要一段时间，在瞬间内形变量可以认为不变，因此，在分析瞬时变化时，可以认为弹簧的弹力不突变．(2)过程分析：弹簧的弹力是一种由形变而决定大小和方向的力．当题目中出

3、现弹簧时，首先要注意弹力的大小和方向与形变相对应，从弹簧的形变分析入手，先确定弹簧原长位置、现长位置、平衡位置等，找出形变量x与物体空间位置变化的几何关系，分析形变所对应的弹力大小、方向，结合物体受其他力的情况来综合分析物体的运动状态．7(3)功能关系：在求弹簧的弹力做功时，因该变力随形变量而线性变化，可以先求平均力，再用功的定义进行计算，也可根据动能定理和功能关系求解．同时要注意弹力做功等于弹性势能增量的负值，因此在求弹力的功或弹性势能的改变时，一般从能量的转化与守恒的角度来求解．(4)临界分析：弹簧一端有关联物、另一端固定时，当弹簧伸长到最长或压缩到最短时，物

4、体速度有极值，弹簧的弹性势能最大，此时也是物体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，物体速度最大，弹性势能为零；若关联物与接触面间粗糙，物体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．弹簧模型的主要问题(1)与弹簧关联物体受力变化前后的加速度问题．(2)与弹簧关联两个相互接触的物体分离的临界问题．(3)与弹簧关联物体的碰撞问题．(4)与热力学、振动、电磁学综合的弹簧问题．[模型突破]考向1　弹簧模型中的平衡问题[典例1]　如图1所示，质量为m1的物体A压在放于地面上的竖直轻弹簧L1(劲度系数为k1)上，上端

5、与轻弹簧L2(劲度系数为k2)相连，轻弹簧L2上端与质量为m2的物体B相连，物体B通过轻绳跨过光滑的定滑轮与轻质小桶P相连，A、B均静止．现缓慢地向小桶P内加入细沙，当弹簧L1恰好恢复原长时(小桶一直未落地)，求：图1(1)小桶P内所加入细沙的质量；(2)小桶在此过程中下降的距离．【解析】　(1)当L1恢复原长时，对A、B整体分析，绳子的拉力为F＝(m1＋m2)g，即小桶中细沙的质量为m1＋m2.(2)开始时，对A、B整体受力分析得k1x1＝(m1＋m2)g，式中x1为弹簧L1的压缩量，则7x1＝对B受力分析得k2x2＝m2g，式中x2为弹簧L2的压缩量，则x2＝

6、当L1恢复原长时，对A受力分析得k2x2′＝m1g，式中x2′为弹簧L2的伸长量，则x2′＝在整个过程中，小桶下降的距离h＝x1＋x2＋x2′＝(m1＋m2)g.答案：(1)m1＋m2　(2)(m1＋m2)g考向2　弹簧模型中的瞬时问题[典例2]　细绳拴一个质量为m的小球，小球将左端固定在墙上的轻弹簧压缩了距离x(小球与弹簧不连接)，小球静止时弹簧在水平位置，细绳与竖直方向的夹角为53°，小球距地面的高度为h，如图2所示．下列说法中正确的是(　　)图2A．细线烧断后，小球做平抛运动B．细绳烧断后，小球落地的速度等于C．剪断弹簧瞬间，细绳的拉力为mgD．细绳烧断瞬间

7、，小球的加速度大小为gD　[将细绳烧断后，小球受到重力和弹簧弹力的共同作用，合力方向斜向右下方，并不是只有重力的作用，所以小球不是做平抛运动，故A错误；小球只做自由落体运动时，根据v2＝2gh得落地速度是v＝，而现在除重力外还有弹簧的弹力对小球做功，所以小球落地时的速度一定大于，故B错误；小球静止时，对小球进行受力分析如图所示，由平衡条件得，细绳的拉力大小T＝＝mg，弹簧弹力的大小F＝mgtan53°＝mg，剪断弹簧瞬间，细绳的拉力发生突变，不再为T＝mg，故C错误；细绳烧断瞬间，弹簧的弹力不变，则小球所受的合力与细绳烧断前细绳中的拉力大小相等、方向相反，此时F合

8、＝T7，可