弹簧连接体专题课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,精选ppt课件,*,纵观历年高考试题,和弹簧有关的物理试题占有相当的比重,高考命题者常以弹簧为载体设计出各类试题,这类试题涉及到静力学问题、动力学问题、动量守恒和能量守恒问题、振动问题、功能关系问题,几乎贯穿于整个力学知识体系,为了帮助同学们掌握这类试题的分析方法,同时也想借助于弹簧问题,将整个力学知识有机地结合起来,让同学们对整个力学知识体系有完整的认识,特将有关弹簧问题分类研究如下.,有关弹簧问题的专题复习,1,精选ppt课件,对于弹簧，从受力的角度看，弹簧上的弹力是变力；从能量的角度看，弹簧是个储能元件；因此，关于弹簧的问题，能很好的考察学生的分析综合能力，备受高考命题专家的青睐。如97全国高考的25题、2000年全国高考的22题、2003年江苏卷的20题、2004年广东卷的17题、2005年全国卷,I的24题等。,类型：,1、静力学中的弹簧问题。,2、动力学中的弹簧问题。,3、与动量和能量有关的弹簧问题。,2,精选ppt课件,1、静力学中的弹簧问题,（1）单体问题。在水平地面上放一个竖直轻弹簧，弹簧上端与一个质量为2.0kg的木板相连。若在木板上再作用一个竖直向下的力F使木板缓慢向下移动0.1米，力F作功2.5J,此时木板再次处于平衡，力F的大小为50N，如图所示，则木板下移0.1米的过程中，弹性势能增加了多少？,F,3,精选ppt课件,解：由于木板压缩弹簧，木板克服弹力做了多少功，弹簧的弹性势能就增加了多少,即：（木板克服弹力做功，就是弹力对木块做负功），,依据动能定理：,弹性势能增加4.5焦耳,点评：,弹力是变力，缓慢下移，F也是变力，所以弹力功,W,弹,mgx-W,F,=-4.5J,4,精选ppt课件,（2）连接题问题,【例1】,如图所示，在一粗糙水平上有两个质量分别为m,1,和m,2,的木块1和2，中间用一原长为 、劲度系数为k的轻弹簧连结起来，木块与地面间的动摩擦因数为 ，现用一水平力向右拉木块2，当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是 （2001年湖北省卷）,图44,A,B,C,D,A,5,精选ppt课件,【例2】（2002年广东省高考题）如图所示,a、b、c为三个物块,M、N为两个轻质弹簧,R为跨过光滑定滑轮的轻绳,它们均处于平衡状态.则:（）,A.有可能N处于拉伸状态而M处于压缩状态,B.有可能N处于压缩状态而M处于拉伸状态,C.有可能N处于不伸不缩状态而M处于拉伸状态,D.有可能N处于拉伸状态而M处于不伸不缩状态,AD,6,精选ppt课件,A.B.C.D.,【例3】（1999年全国高考题）如图所示,两木块的质量分别为m1和m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2,上面木块压在上面的弹簧上（但不拴接）,整个系统处于平衡状态.现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧.在这过程中下面木块移动的距离为（）,7,精选ppt课件,2、动力学中的弹簧问题。,(1)瞬时加速度问题,【例4】一个轻弹簧一端B固定,另一端C与细绳的一端共同拉住一个质量为m的小球,绳的另一端A也固定,如图所示,且AC、BC与竖直方向夹角分别为,则,A.烧断细绳瞬间,小球的加速度,B.烧断细绳瞬间,小球的加速度,C.在处弹簧与小球脱开瞬间,小球的加速度,D.在处弹簧与小球脱开瞬间,小球的加速度,8,精选ppt课件,练习：质量相同的小球A和B系在质量不计的弹簧两端，用细线悬挂起来，如图，在剪断绳子的瞬间，A球的加速度为,，,B球的加速度为,。如果剪断弹簧呢？,A,B,A,B,剪断的瞬间，若弹簧两端有物体，则弹簧上的弹力不发生变化，若一端有物体，则弹簧上的弹力瞬间消失。,总结：,9,精选ppt课件,（2005年全国理综III卷）如图所示，在倾角为的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B，它们的质量分别为mA、mB，弹簧的劲度系数为k,C为一固定挡板。系统处一静止状态，现开始用一恒力F沿斜面方向拉物块A使之向上运动，求物块B刚要离开C时物块A的加速度,a,和从开始到此时物块A的位移d，重力加速度为g。,10,精选ppt课件,解：令,x,1表示未加F时弹簧的压缩量，由胡克定律和牛顿定律可知 ,令,x,2表示B刚要离开C时弹簧的伸长量，a表示此时A的加速度，由胡克定律和牛顿定律可知：,k,x,2=mBgsin ,FmAgsink,x,2=mAa ,由式可得:,由题意 d=,x,1+,x,2 ,由式可得,11,精选ppt课件,例：一根劲度系数为k,质量不计的轻弹簧，上端固定,下端系一质量为m的物体,有一水平板将物体托住,并使弹簧处于自然长度。如图7所示。现让木板由静止开始以加速度a(ag)匀加速向下移动。求经过多长时间木板开始与物体分离。,图7,（2）连接体问题。,12,精选ppt课件,分析与解：设物体与平板一起向下运动的距离为x时，物体受重力mg，弹簧的弹力F=kx和平板的支持力N作用。据牛顿第二定律有：,mg-kx-N=ma 得:N=mg-kx-ma,当N=0时，物体与平板分离，,所以此时:,因为,，所以,图7,13,精选ppt课件,总结：,对于面接触的物体，,在接触面间弹力变为零时,，它们将要分离。抓住相互接触物体分离的这一条件，就可顺利解答相关问题。,练习1：一弹簧秤的秤盘质量m,1,=15kg，盘内放一质量为m,2,=105kg的物体P，弹簧质量不计，其劲度系数为k=800N/m，系统处于静止状态，如图9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，已知在最初02s内F是变化的，在02s后是恒定的，求F的最大值和最小值各是多少？（g=10m/s,2,）,F,图9,14,精选ppt课件,思考：,1 何时分离时？,2分离时物体是否处于平衡态。弹簧是否处于原长？,3.如何求从开始到分离的位移？,4.盘对物体的支持力如何变化。,5、要求从开始到分离力F做的功，需要知道哪些条件？,F,图9,15,精选ppt课件,如图9所示，一劲度系数为,k,=800N/m的轻弹簧两端各焊接着两个质量均为,m,=12kg的物体,A,、,B,。物体,A,、,B,和轻弹簧竖立静止在水平地面上，现要加一竖直向上的力,F,在上面物体,A,上，使物体,A,开始向上做匀加速运动，经0.4s物体,B,刚要离开地面，设整个过程中弹簧都处于弹性限度内，,g,=10m/s,2,，,求：（1）此过程中所加外力,F,的最大值和最小值。,（2）此过程中外力,F,所做的功。,A,B,F,图 9,16,精选ppt课件,解：(1),A,原来静止时：,kx,1,=,mg,当物体,A,开始做匀加速运动时，拉力,F,最小，,设为,F,1,，对物体,A,有：,F,1,kx,1,mg,=,ma,当物体,B,刚要离开地面时，拉力,F,最大，,设为,F,2,，对物体,A,有：,F,2,kx,2,mg,=,ma,对物体,B,有：,kx,2,=,mg,对物体,A,有：,x,1,x,2,由、两式解得,a,=3.75m/s,2,，,分别由、得,F,1,45N，,F,2,285N,A,B,F,图 9,17,精选ppt课件,(2)在力,F,作用的0.4s内，初末状态的弹性势能相等，由功能关系得：,W,F,=,mg,(,x,1,x,2,)+49.5J,思考：若A、B的质量不相等，求此过程中外力,F,所做的功，还需要知道哪些条件？,A,B,F,图 9,18,精选ppt课件,练习2：A、B两木块叠放在竖直的轻弹簧上，如图3（a）所示。已知木块A、B的质量，轻弹簧的劲度系数k=100N/m，若在木块A上作用一个竖直向上的力F，使A由静止开始以的加速度竖直向上作匀加速运动（g取10m/s,2,）,（1）使木块A竖直向上做匀加速运动的过程中，力F的最小值和最大值各为多少？,（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，弹簧的弹性势能,减小0.248J，求力F做的功。,F,A,B,19,精选ppt课件,例1：如图34，木块用轻弹簧连接，放在光滑的水平面上，紧靠墙壁，在木块上施加向左的水平力，使弹簧压缩，当撤去外力后；,.尚未离开墙壁前，弹簧和的机械能守恒；,.尚未离开墙壁前，系统的动量守恒；,.离开墙壁后，系统动量守恒；,.离开墙壁后，系统机械能守恒。,图34,思考：若力F压缩弹簧做的功为E，m,B,=2m,A,求弹簧最大的弹性势能？,3：与动量能量相关的弹簧问题。,20,精选ppt课件,例2：如图所示，小球从a处由静止自由下落，到b点时与弹簧接触，到c点时弹簧被压缩到最短，若不计弹簧的质量和空气阻力，在小球由abc运动过程中(),A小球的机械能守恒,B.小球在b点时的动能最大,C到C点时小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量,D.小球在C点的加速度最大，大小为g,E.从a到c的过程，重力冲量的大小等于,弹簧弹力冲量的大小。,C E,21,精选ppt课件,拓展：一升降机在箱底装有若干个弹簧，设在某次事故中，升降机吊索在空中断裂，忽略摩擦力，则升降机在从弹簧下端触地后直到最低点的一段运动过程中(),（A）升降机的速度不断减小,（B）升降机的加速度不断变大,（C）先是弹力做的负功小于重力做的正功，然后是弹力做的负功大于重力做的正功,（D）到最低点时，升降机加速度的值一定大于重力加速度的值。,CD,22,精选ppt课件,例3：如图所示，物体B和物体C用劲度系数为k的轻弹簧连接并竖直地静置于水平地面上，此时弹簧的势能为E。这时一个物体A从物体B的正上方由静止释放，下落后与物体B碰撞，碰撞后A与B立刻一起向下运动，但A、B之间并不粘连。已知物体A、B、C的质量均为M，重力加速度为g，忽略空气阻力。求当物体A从距B多大的高度自由落下时，才能使物体C恰好离开水平地面？,B,C,A,23,精选ppt课件,解：设物体A从距B的高度H处自由落下，A与B碰撞前的速度为v,1,，由机械能守恒定律得,v,1,=,设A、B碰撞后共同速度为v,2,，则由动量守恒定律得：,Mv,1,2Mv,2,，解得:v,2,当C刚好离开地面时，由胡克定律得弹簧伸长量为x=Mg/k，由于对称性，所以弹簧的弹性势能仍为E。,当弹簧恢复原长时A、B分离，设此时A、B的速度为v3，则对A、B一起运动的过程中,24,精选ppt课件,由机械能守恒得：,从A、B分离后到物体C刚好离开地面的过程中，物体B和弹簧组成的系统机械能守恒，,联立以上方程解得：,点评,（1）“刚好”含义的理解。,（2）物理过程的分析。,（3）状态的选取。,即:,25,精选ppt课件,（2005年全国理综II卷）如图，质量为的物体A经一轻质弹簧与下方地面上的质量为的物体B相连，弹簧的劲度系数为k，A、B都处于静止状态。一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮，一端连物体A，另一端连一轻挂钩。开始时各段绳都处于伸直状态，A上方的一段绳沿竖直方向。现在挂钩上升一质量为的物体C并从静止状态释放，已知它恰好能使B离开地面但不继续上升。若将C换成另一个质量为的物体D，仍从上述初始位置由静止状态释放，则这次B刚离地时D的速度的大小是多少？,已知重力加速度为g。,26,精选ppt课件,解：开始时，A、B静止，设弹簧压缩量为,x,1，有k,x,1=m1g 挂C并释放后，C向下运动，A向上运动，设B刚要离地时弹簧伸长量为,x,2，有k,x,2=m2g B不再上升，表示此时A和C的速度为零，C已降到其最低点。由机械能守恒，与初始状态相比，弹簧性势能的增加量为:E=m3g(,x,1+,x,2)m1g(,x,1+,x,2),C换成D后，当B刚离地时弹簧势能的增量与前一次相同，,由能量关系得:,由式得:,由式得:,27,精选ppt课件,综上举例，从中看出弹簧试题的确是培养、训练学生物理思维和反映、开发学生的学习潜能的优秀试题。弹簧与相连物体构成的系统所表现出来的运动状态的变化，是学生充分运用物理概念和规律（牛顿第二定律、动能定理、机械能守恒定律、动量定理、动量守恒定律）巧妙解决物理问题、施展自身才华的广阔空间