文档介绍：难点9 弹簧类问题求解策略
一、高考要求
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与守恒,是高考命题的重点,此类命题几乎每年高考卷面均有所见。应引起足够重视。
二、弹簧类命题突破要点
1、弹簧的弹力是一种由形变而决定大小和方向的力。
当题目中出现弹簧时,要注意弹力的大小与方向时刻要与当时的形变相对应。
在题目中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,以此来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,在瞬间内形变量可以认为不变。
因此,在分析瞬时变化时,可以认为弹力大小不变,即弹簧的弹力不突变。
3、在求弹簧的弹力做功时,因该变力为线性变化,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求解。
同时要注意弹力做功的特点:Wk=-(kx22-kx12),弹力的功等于弹性势能增量的负值。
弹性势能的公式Ep=kx2,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,一般以能量的转化与守恒的角度来求解。
例1 如图,轻弹簧和一根细线共同拉住一质量为m的物体,平衡时细线水平,弹簧与竖直夹角为θ,若突然剪断细线,刚刚剪断细线的瞬间,物体的加速度多大?
例2 A、B两木块叠放在竖直轻弹簧上,如图所示,已知木块A、 kg,弹簧的劲度系数k=100 N/m ,若在木块A上作用一个竖直向上的力F, m/s2的加速度竖直向上做匀加速运动(g=10 m/s2)
(1)使木块A竖直做匀加速运动的过程中,力F的最大值;
(2)若木块由静止开始做匀加速运动,直到A、B分离的过程中, J,求这一过程F对木块做的功。
例3 物体A1、A2和B1、B2的质量均为m,A1、A2用刚性轻杆连接,B1、B2用轻质弹簧连接。两个装置都放在水平的支托物上,处于平衡状态,突然迅速地撤去支托物,让物体下落,在出去支托物瞬间,A1、A2所受合外力分别是FA1和FA2,B1、B2所受到的合外力分别为FB1和FB2,则 ( )
A、FA1=0,FA2=2mg,FB1=0,FB2=2mg
B、FA1=mg,FA2=mg,FB1=0,FB2=2mg
C、FA1=0,FA2=2mg,FB1=mg,FB2=mg
D、FA1=mg,FA2=mg,FB1=mg,FB2=mg
例4 如图所示,小球在竖直力F作用下将竖直弹簧压缩,若将力F撤去,小球将向上弹起并离开弹簧,直到速度变为零为止,在小球上升的过程中( )
A、小球的动能先增大后减小
B、小球在离开弹簧时动能最大
C、小球的动能最大时弹性势能为零
D、小球的动能减为零时,重力势能最大
例5 蹦极是一项考验人勇气的运动,假定人受空气阻力不计,右图中O为起跳位置,在位置A橡皮绳刚绷紧,位置B绳的拉力恰等于人受的重力,位置C为最低点。重力势能最小的位置在_______,弹性势能最大的位置在_______,势能总和最大的位置在_______。
例6 如图所