高考物理 常见物理模型--常见弹簧类问题分析
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。
【弹簧类命题突破要点】
1.在处理弹簧这类问题时, 弹力这个概念比较特殊, 因为它是依靠形变来直接决定自身大小和方向的力, 所以一旦题目中出现了弹簧, 就需要注意一个问题, 那就是弹力的大小以及弹力的方向, 必须在每一个时刻都严格对应于当时的形变情况,通常建议的做法是从弹簧本身的形变状态去展开分析动作高中物理弹簧受力分析典型, 首先要搞清楚弹簧在没有受力时的原长位置在哪里, 接着要找出弹簧现在所处的现长位置在哪里, 然后把形变量 x 跟物体在空间位置上发生的那些变化联系起来, 建立起它们之间的几何关系, 通过这种方式再去具体分析由这个形变所对应的弹力到底有多大、方向又是怎样的, 最后借助这些分析结果去进行相应的计算, 从而判断出物体的运动状态可能会出现的变化。
2.因为弹簧, 特别是软类型的弹簧, 在形变发生改变的时候是需要一定时间的, 所以在瞬间以内这个形变量是可以认为没有变化的。因此在进行瞬时变化的分析工作时可以认为弹力的大小是不发生改变的, 也就是说弹簧的弹力不会出现突然跳跃的情况。
3.在去求算那个弹簧弹力的功的时候, 因为那个力是会随着事情的发展而发生线性的变化, 所以第一步可以先把它那个平均的力给找出来, 然后紧接着再用定义功的那个办法去做计算, 另外还有一种途径啊, 就是根据动能定理还有功能关系里面的, 能量转化的那个规律, 再加上守恒定律这些道理, 来把这个事情给解决掉, 在这块同时需要去留意一下弹力做功它自身具备的一些特点, 这个功的大小等于负号后面跟着括号里面的是劲度系数乘以位移平方的二分之一。
kx22-
当涉及到kx12）这个表达式的时候, 弹力的功等于弹性势能增量的负值, 然后提到弹性势能的公式Ep=。
对于kx这一点, 在高考的时候是不做那个具体的数量的要求出来的, 是可以拿去进行一个定性的一个探讨的去做的。所以, 我们在碰到去求那个弹力的功或者是去求弹性势能的变化的时候, 一般都是会从能量的转化还有那个守恒这样的这样的一个角度上去进行求解的。
下面就针对在实际应用比较多的几种情况, 比如平衡这类问题、动力学这类问题、能量这类问题, 还有振动这类问题, 以及应用类这些方面的问题, 进行一个一个的分析, 而这些问题主要都是关于弹簧的。
一、与物体平衡相关的弹簧问题
1.在1999年的全国统考题目里, 给出了如下图所示的一个场景。这个场景中有两个木块, 它们的质量分别是m1和m2, 还有两根没有质量的弹簧, 它们的劲度系数分别是k1和k2。
上面那个木块是压在上面的那根弹簧上的, 但是它们并没有被拴在一起。整个系统当时处于平衡的状态。现在有人缓慢向上提着上面的那个木块, 一直提着,直到它的状态变成了刚好脱离上面的弹簧。在这样的一个过程中物业经理人, 下面那个木块移动的距离是多少呢（）
A.m1g/k1 B.m2g/k2 C.m1g/k2 D.m2g/k2
这道题是关于共点力的平衡条件以及胡克定律的综合题目, 题当中空间距离的变化情况的计算, 必须通过弹簧的形变量求出来才行,这里要注意缓慢上提这个词高中物理弹簧受力分析典型, 这说明整个系统是处于一个动态平衡的过程当中的, 一直到