弹簧问题专题分析课件

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,*,弹簧问题专题分析,弹簧问题专题分析,1,弹簧问题专题分析,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量转化与守恒，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,。,根据高考对此类问题考查的特点，在第二阶段的复习中，应弄清弹簧与其关联物之间存在的力、运动状态、动量或者机械能之间的联系，正确分析弹簧关联物的运动情况，恰当选取物理规律进行计算,。,由于此类问题涉及力学规律较多，有利于考查考生综合分析问题的能力。,弹簧问题专题分析一、高考要求,2,二、常见弹簧问题,1、弹簧的瞬时问题,弹簧的两端都有其他物体或力的约束时，使其发生形变时，弹力不能由某一值突变为零或由零突变为某一值。,2、弹簧的平衡问题,这类题常以单一的问题出现，涉及到的知识是胡克定律，一般用f=kx来求解,。,3、弹簧的非平衡问题,这类题主要指弹簧在相对位置发生变化时，所引起的力、加速度、速度、功能和合外力等其它物理量发生变化的情况。,二、常见弹簧问题,3,4、弹力做功与动量、能量的综合问题,在弹力做功的过程中弹力是个变力，并与动量、能量联系，一般以综合题出现。它有机地将动量守恒、机械能守恒、功能关系和能量转化结合在一起，以考察学生的综合应用能力。分析解决这类问题时，要细致分析弹簧的动态过程，利用动能定理和功能关系等知识解题。,三、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,.,4、弹力做功与动量、能量的综合问题三、弹簧类命题突破要点,4,2.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.只有一端有关联物体，另一端固定的弹簧，当弹簧伸长到最长或压缩到最短时，物体速度最小（为零），弹簧的弹性势能最大，此时，也是联系物体的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.,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，,5,4.两端均有关联物的弹簧，,弹簧伸长到最长或压缩到最短时，相关联物体的速度一定相等，弹簧具有最大的弹性势能,；,当弹簧恢复原长时，弹簧对关联物体的作用力为零，,物体速度最大。,若物体再受阻力时，弹力与阻力相等时，物体速度最大.,5.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：,W,k,=-1/2（,kx,2,2,-,kx,1,2,），弹力的功等于弹性势能增量的负值.弹性势能的公式,E,p,=1/2,kx,2,，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.,4.两端均有关联物的弹簧，弹簧伸长到最长或压缩到最短时，相关,6,（2000年全国）在原子核物理中，研究核子与核关联的最有效途径是“双电荷交换反应”。这类反应的前半部分过程和下述力学模型类似。两个小球,A,和,B,用轻质弹簧相连，在光滑的水平直轨道上处于静止状态。在它们左边有一垂直于轨道的固定挡板,P,，右边有一小球,C,沿轨道以速度射向,B,球，如图所示。,C,与,B,发生碰撞并立即结成一个整体,D,。在它们继续向左运动的过程中，当弹簧长度变到最短时，长度突然被锁定，不再改变。然后，,A,球与挡板,P,发生碰撞，碰后,A,、,D,都静止不动，,A,与,P,接触而不粘连。过一段时间，突然解除锁定（锁定及解除锁定均无机械能损失）。已知,A,、,B,、,C,三球的质量均为,m,。,（1）求弹簧长度刚被锁定后,A,球的速度。,（2）求在,A,球离开挡板,P,之后的运动过程中，弹簧的最大弹性势能。,（2000年全国）在原子核物理中，研究核子与核关联的最有效途,7,弹簧问题专题分析课件,8,（2005年全国）,如图，质量为,m,1,的物体,A,经一轻质弹簧与下方地面上的质量为,m,2,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。现在挂钩上挂一质量为,m,3,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（,m,1,+,m,3,）的物体,D,，仍从上述初始位置由静止状态释放，则这次,B,刚离地面时,D,的速度的大小是多少？已知重力加速度为,g,。,（2005年全国）如图，质量为m1的物体A经一轻质弹簧与下方,9,开始时，A、B静止，设弹簧压缩量为,x,1,，有 k,x,1,=m,1,g ,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,=m,2,g ,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=m,3,g(,x,1,+,x,2,)m,1,g(,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,开始时，A、B静止，设弹簧压缩量为x1，有 kx1=m1,10,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，当然也是区分学生能力强弱、拉大差距、选拔人才的一种常规题型。弹簧试题也就成为高考物理的一种重要题型。而且，弹簧试题也就成为高考物理题中一类独具特色的考题。对此类问题的处理关键是紧紧,抓住弹簧受力特点，建立清晰的物理图景：物体各做什么性质的运动，各过程中能量的转化方向，物体最终所处的运动状态，物体各运动过程所遵守的规律等，再注意弹簧处于最长和最短状态时物体运动的特点,，就可以化整为零，化难为易。,综上举例，从中看出弹簧试题的确是培养、训练学生物理思,11,问小球,A,至少在,B,球正上方多少距离处自由落下，与,B,球粘连后一起运动，可带动小球,C,离开筒底。,质量为m的小球,B,与质量为2m的小球,C,之间用一根轻质弹簧连接，现把它们放置在竖直固定的内壁光滑的直圆筒内，平衡时弹簧的压缩量为,x,0,，如图所示，设弹簧的弹性势能与弹簧的形变量（即伸长量或缩短量）的平方成正比。小球,A,从小球,B,的正上方距离为3,x,0,的,P,处自由落下，落在小球,B,上立刻与小球,B,粘连在一起向下运动，它们到达最低点后又向上运动。已知小球,A,的质量也为,m,时，它们恰能回到O点（设3个小球直径相等，且远小于,x,0,略小于直圆筒内径）,问小球A至少在B球正上方多少距离处自由落下，与B球粘连后一起,12,弹簧问题专题分析课件,13,质量为,m,的钢板与直立轻弹簧的上端连接，弹簧下端固定在地上。平衡时，弹簧的压缩量为,x,0,如图所示。一物块从钢板正上方距离为,3x,0,的,A,处自由落下，打在钢板上并立刻与钢板一起向下运动,但不粘连。它们到达最低点后又向上运动。已知物块质量也为,m,时，它们恰能回到,O,点。若物块质量为,2m,仍从,A,处自由落下，则物块与钢板回到,O,点时，还具有向上的速度。求物块向上运动到达的最高点与,O,点的距离。,质量为m的钢板与直立轻弹簧的上端连接，弹簧下端固定在地,14,弹簧问题专题分析课件,15,