高中物理中的弹簧问题归类剖析----教师版

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1、高中物理中的弹簧类问题归类剖析一教师版高考分析：轻弹簧是一种理想化的物理模型，以轻质弹簧为载体，设置复杂的物理情景，考查力的概念，物体的平衡，牛顿定律的应用及能的转化为守恒，是高考命题的重点，此类命题几乎每年高考卷面均有所见.由于弹簧弹力是变力，学生往往对弹力大小和方向的变化过程缺乏清晰的认识，不能建立与Z相关的物理模型并进行分类，导致解题思、路不清、效率低下、错误率较高•在具体实际问题中，由于弹簧特性使得与其相连物体所组成系统的运动状态具有很强的综合性和隐蔽性，加Z弹簧在伸缩过程中涉及力和加速度、功和能等多个物理概念和规律，所以弹簧类问题也就成为高考中的重、难、热点.弹簧类命题突破

2、要点：1.弹簧的弹力是一种由形变而决定大小和方向的力•当题冃中出现弹簧时，要注意弹力的大小与方向时刻要与当时的形变和对应.在题目屮一般应从弹簧的形变分析入手，先确定弹簧原长位置，现长位置，找出形变量;I与物体空间位置变化的儿何关系，分析形变所对应的弹力大小、方向，以此來分析计算物体运动状态的可能变化.2.因弹簧（尤其是软质弹簧）其形变发生改变过程需要一•段时间，在瞬间内形变最可以认为不变.因此，在分析瞬时变化时，可以认为弹力人小不变，即弹簧的弹力不突变.3.在求弹簧的弹力做功时，I大I该变力为线性变化，可以先求平均力，再用功的定义进行计算，也可据动能定理和功能关系：能量转化和守恒定律

3、求解.同时要注意弹力做功的特点：廉二-（+kxf）,弹力的功等于弹性势能增量的负值或弹力的功等于弹性势能的减少.弹性势能的公式丘二丄上乙高考不作定量要求，可作定性讨论.因此，在求弹力的功或弹性势能的改变时，一般以2能量的转化与守恒的角度来求解.一、“轻弹簧”类问题在中学阶段，凡涉及的弹簧都不考虑其质量，称之为“轻弹簧”，是-•种常见的理想化物理模型.山于“轻弹费”质量不计，选収任意小段弹簧，其两端所叉张力-•定平衡，否则，这小段弹簧的加速度会无限人.故簧轻弹簧中各部分间的张力处处相等，均等于弹簧两端的受力•弹一端受力为F,另一端受力一定也为若是弹簧秤，则弹簧秤示数等于弹簧自由端拉力的

4、大小.【例】如图3-7-1所示，一个弹簧秤放在光滑的水平面上，外壳质量加不能pmp忽略，弹簧及挂钩质屋不计，施加水平方向的力斥、F2,且F>F“则弹二;簧秤沿水平方向的加速度为，弹簧秤的读数为・图3-7-1【解析】以整个弹簧秤为研究对彖，利用牛顿运动定律得：F.-F^ma,即“上空m仅以轻质弹簧为研究对彖，则弹簧两端的受力都存，所以弹簧秤的读数为人.说明：的作用在弹簧秤外壳上，并没有作用在弹簧左端，弹簧左端的受力是由外壳内侧提供的.【答案】。=心空片m练习：如图所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，而左端的情况各不相同：①弹簧的左端周定在墙上；

5、wvwwvw①②弹簧的左端受人小也为尸的拉力作用；③弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动；④弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑-A/WWVWWV动.若认为弹簧质量都为零，以厶、厶、U.厶依次表示四个弹簧的伸长量，-AMA/WWWV则有（）・A.SLB.I^UC.厶>厶D・U=L【解析】弹簧伸长量由弹簧的弹力（尸弹）人小决定.由于弹费质量不计，这四种情况下，尸弹都等于弹簧右端拉力尺因而弹簧伸长量均相同，故选D项.答案D二、弹簧长度的变化问题（胡克定律的理解与应用）设劲度系数为斤的弹簧受到的压力为-片吋压缩量为吶，弹费受到的拉力为的时伸长量为比，此时的“-”号表示弹簧

6、被压缩.若弹簧受力由压力-片变为拉力鬥，弹赞长度将由压缩量-禹变为伸长量兀2，长度增加量为Xj4-x2.由胡克定律有:-耳=/c（-xt）,F2=kx2.则:F2-（-/*；）=kx2-（~kxx）,即AF=kAx说明:弹簧受力的变化与弹簧长度的变化也同样遵循胡克定律，此时心表示的物理意义是弹簧长度的改变最，并不是形变最.klk2//【例】如图3-7-6所示，劲度系数为人的轻质弹费两端分别与质量为◎、叫的物块1、系数为人的轻质弹簧上端与物块2拴接，下端压在桌面上（不拴接），整个系统处于平衡状态.现将物块1缓慢地竖直上提，直到卜-而那个弹簧的卜•端刚脱离桌而.在此过程中，物块2的重力势

7、能增加了,物块1的重力势能增加了•【解析】由题意对知，弹簧心长度的增加量就是物块2的高度增加量，弹簧心长度的增加量与弹簧«长度的增加量之和就是物块1的高度增加量.由物体的受力平衡可知，弹簧&2的弹力将由原來的压力（勺+®）g变为0,弹簧人的弹力将由原來的压力〃?必变为拉力®g，弹力的改变量也为（加1+〃?2）g•所以k、、k?弹簧的伸长量分别为：丄（〃“十加2）g和亠側+〃?2）g故物块2的重力势能增加了+%）g2,物块1的重力势能增加了Q+2）沟側+%）