版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領
文檔簡介
1、縱觀歷年高考試題,和彈簧有關的物理試題占有相當?shù)谋戎?高考命題者常以彈簧為載體設計出各類試題,這類試題涉及到靜力學問題、動力學問題、動量守恒和能量守恒問題、振動問題、功能關系問題,幾乎貫穿于整個力學知識體系,為了幫助同學們掌握這類試題的分析方法,同時也想借助于彈簧問題,將整個力學知識有機地結合起來,讓同學們對整個力學知識體系有完整的認識,特將有關彈簧問題分類研究如下.,有關彈簧問題的專題復習,,對于彈簧,從受力的角度看,彈簧上的彈力是變
2、力;從能量的角度看,彈簧是個儲能元件;因此,關于彈簧的問題,能很好的考察學生的分析綜合能力,備受高考命題專家的青睞。如97全國高考的25題、2000年全國高考的22題、2003年江蘇卷的20題、2004年廣東卷的17題、2005年全國卷I的24題等。,類型:1、靜力學中的彈簧問題。,2、動力學中的彈簧問題。,3、與動量和能量有關的彈簧問題。,1、靜力學中的彈簧問題(1)單體問題。在水平地面上放一個豎直輕彈簧,彈簧上端與一個質量為2.
3、0kg的木板相連。若在木板上再作用一個豎直向下的力F使木板緩慢向下移動0.1米,力F作功2.5J,此時木板再次處于平衡,力F的大小為50N,如圖所示,則木板下移0.1米的過程中,彈性勢能增加了多少?,,解:由于木板壓縮彈簧,木板克服彈力做了多少功,彈簧的彈性勢能就增加了多少,即: (木板克服彈力做功,就是彈力對木塊做負功),,,依據(jù)動能定理:,,,彈性勢能增加4.5焦耳,點評:彈力是變力,緩慢
4、下移,F(xiàn)也是變力,所以彈力功,,W彈=-mgx-WF=-4.5J,(2)連接題問題,【例1】如圖所示,在一粗糙水平上有兩個質量分別為m1和m2的木塊1和2,中間用一原長為 、勁度系數(shù)為k的輕彈簧連結起來,木塊與地面間的動摩擦因數(shù)為 ,現(xiàn)用一水平力向右拉木塊2,當兩木塊一起勻速運動時兩木塊之間的距離是 (2001年湖北省卷),,,圖44,,A.,B.,C.,D.,A,【例2】(2002年廣東省高考題)如圖所示,a、b、
5、c為三個物塊,M、N為兩個輕質彈簧,R為跨過光滑定滑輪的輕繩,它們均處于平衡狀態(tài).則:( )A.有可能N處于拉伸狀態(tài)而M處于壓縮狀態(tài)B.有可能N處于壓縮狀態(tài)而M處于拉伸狀態(tài)C.有可能N處于不伸不縮狀態(tài)而M處于拉伸狀態(tài)D.有可能N處于拉伸狀態(tài)而M處于不伸不縮狀態(tài),AD,A. B. C. D.,【例3】(1999年全國高考題)如圖所示,兩木塊的質量分別為m1和m2,兩輕質
6、彈簧的勁度系數(shù)分別為k1和k2,上面木塊壓在上面的彈簧上(但不拴接),整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài).現(xiàn)緩慢向上提上面的木塊,直到它剛離開上面彈簧.在這過程中下面木塊移動的距離為( ),,,,,2、動力學中的彈簧問題。,(1)瞬時加速度問題,【例4】一個輕彈簧一端B固定,另一端C與細繩的一端共同拉住一個質量為m的小球,繩的另一端A也固定,如圖所示,且AC、BC與豎直方向夾角分別為,則A.燒斷細繩瞬間,小球的加速度B.燒斷細繩瞬間,小球的
7、加速度C.在C處彈簧與小球脫開瞬間,小球的加速度D.在C處彈簧與小球脫開瞬間,小球的加速度,練習:質量相同的小球A和B系在質量不計的彈簧兩端,用細線懸掛起來,如圖,在剪斷繩子的瞬間,A球的加速度為 ,B球的加速度為 。如果剪斷彈簧呢?,B,剪斷的瞬間,若彈簧兩端有物體,則彈簧上的彈力不發(fā)生變化,若一端有物體,則彈簧上的彈力瞬間消失。,總結:,(2005年全國理綜III卷)如圖所示,在
8、傾角為的光滑斜面上有兩個用輕質彈簧相連接的物塊A、B,它們的質量分別為mA、mB,彈簧的勁度系數(shù)為k,C為一固定擋板。系統(tǒng)處一靜止狀態(tài),現(xiàn)開始用一恒力F沿斜面方向拉物塊A使之向上運動,求物塊B剛要離開C時物塊A的加速度a和從開始到此時物塊A的位移d,重力加速度為g。,解:令x1表示未加F時彈簧的壓縮量,由胡克定律和牛頓定律可知 ①,令x2表示B剛要離開C時彈簧的伸長量, a表示此
9、時A的加速度,由胡克定律和牛頓定律可知: kx2=mBgsinθ ②F-mAgsinθ-kx2=mAa ③ 由②③式可得: ④由題意 d=x1+x2 ⑤由①②⑤式可得,,,,例:一根勁度系數(shù)為k,質量不計的輕彈簧,上端固定,下端系一質量為m的物體,有一水平板將物體托住,并使彈簧處于自然長度。如圖7所示?,F(xiàn)讓木板由靜止開始以加速
10、度a(a<g)勻加速向下移動。求經過多長時間木板開始與物體分離。,,,(2)連接體問題。,分析與解:設物體與平板一起向下運動的距離為x時,物體受重力mg,彈簧的彈力F=kx和平板的支持力N作用。據(jù)牛頓第二定律有:mg-kx-N=ma 得:N=mg-kx-ma,當N=0時,物體與平板分離,所以此時:,,,因為,,所以,總結:對于面接觸的物體,在接觸面間彈力變?yōu)榱銜r,它們將要分離。抓住相互接觸物體分離的這一條件,就可順利解答相
11、關問題。,練習1:一彈簧秤的秤盤質量m1=1.5kg,盤內放一質量為m2=10.5kg的物體P,彈簧質量不計,其勁度系數(shù)為k=800N/m,系統(tǒng)處于靜止狀態(tài),如圖9所示?,F(xiàn)給P施加一個豎直向上的力F,使P從靜止開始向上做勻加速直線運動,已知在最初0.2s內F是變化的,在0.2s后是恒定的,求F的最大值和最小值各是多少?(g=10m/s2),思考:1 何時分離時?2分離時物體是否處于平衡態(tài)。彈簧是否處于原長?3.如何求從開始到分離的
12、位移?4.盤對物體的支持力如何變化。5、要求從開始到分離力F做的功,需要知道哪些條件?,如圖9所示,一勁度系數(shù)為k=800N/m的輕彈簧兩端各焊接著兩個質量均為m=12kg的物體A、B。物體A、B和輕彈簧豎立靜止在水平地面上,現(xiàn)要加一豎直向上的力F在上面物體A上,使物體A開始向上做勻加速運動,經0.4s物體B剛要離開地面,設整個過程中彈簧都處于彈性限度內,g=10m/s2 ,求:(1)此過程中所加外力F的最大值和最小值。(2)此
13、過程中外力F所做的功。,解:(1)A原來靜止時:kx1=mg ①當物體A開始做勻加速運動時,拉力F最小,設為F1,對物體A有:F1+kx1-mg=ma ②,當物體B剛要離開地面時,拉力F最大,設為F2,對物體A有:F2-kx2-mg=ma ③ 對物體B有:kx2=mg ④ 對物體A有:
14、x1+x2= ⑤,由①、④兩式解得 a=3.75m/s2 ,分別由②、③得F1=45N,F(xiàn)2=285N,(2)在力F作用的0.4s內,初末狀態(tài)的彈性勢能相等,由功能關系得: WF=mg(x1+x2)+ 49.5J,,思考:若A、B的質量不相等,求此過程中外力F所做的功,還需要知道哪些條件?,練習2: A、B兩木塊疊放在豎直的輕彈簧上,如圖3(
15、a)所示。已知木塊A、B的質量,輕彈簧的勁度系數(shù)k=100N/m,若在木塊A上作用一個豎直向上的力F,使A由靜止開始以的加速度豎直向上作勻加速運動(g取10m/s2),(1)使木塊A豎直向上做勻加速運動的過程中,力F的最小值和最大值各為多少?(2)若木塊由靜止開始做勻加速運動直到A、B分離的過程中,彈簧的彈性勢能減小0.248J,求力F做的功。,例1:如圖34,木塊AB用輕彈簧連接,放在光滑的水平面上,A緊靠墻壁,在木塊B上施加向
16、左的水平力F,使彈簧壓縮,當撤去外力后;A.A尚未離開墻壁前,彈簧和B的機械能守恒; B.A尚未離開墻壁前,系統(tǒng)的動量守恒; C.A離開墻壁后,系統(tǒng)動量守恒; D.A離開墻壁后,系統(tǒng)機械能守恒。,圖34,思考:若力F壓縮彈簧做的功為E,mB=2mA求彈簧最大的彈性勢能?,3:與動量能量相關的彈簧問題。,例2:如圖所示,小球從a處由靜止自由下落,到b點時與彈簧接觸,到c點時彈簧被壓縮到最短,若不計彈簧的質量和空氣阻力,在小球由
17、a→b→c運動過程中( )A.小球的機械能守恒 B.小球在b點時的動能最大C.到C點時小球重力勢能的減少量等于彈簧彈性勢能的增加量D.小球在C點的加速度最大,大小為gE.從a到c的過程,重力沖量的大小等于彈簧彈力沖量的大小。,C E,拓展:一升降機在箱底裝有若干個彈簧,設在某次事故中,升降機吊索在空中斷裂,忽略摩擦力,則升降機在從彈簧下端觸地后直到最低點的一段運動過程中( )(A
18、)升降機的速度不斷減?。˙)升降機的加速度不斷變大(C)先是彈力做的負功小于重力做的正功,然后是彈力做的負功大于重力做的正功(D)到最低點時,升降機加速度的值一定大于重力加速度的值。,CD,例3:如圖所示,物體B和物體C用勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接并豎直地靜置于水平地面上,此時彈簧的勢能為E。這時一個物體A從物體B的正上方由靜止釋放,下落后與物體B碰撞,碰撞后A與B立刻一起向下運動,但A、B之間并不粘連。已知物體A、B、C的質量均為
19、M,重力加速度為g,忽略空氣阻力。求當物體A從距B多大的高度自由落下時,才能使物體C恰好離開水平地面?,解:設物體A從距B的高度H處自由落下,A與B碰撞前的速度為v1,由機械能守恒定律得,v1=,設A、B碰撞后共同速度為v2,則由動量守恒定律得:Mv1=2Mv2,解得: v2=,當C剛好離開地面時,由胡克定律得彈簧伸長量為x=Mg/k,由于對稱性,所以彈簧的彈性勢能仍為E。,當彈簧恢復原長時A、B分離,設此時A、B的速度為v3,則
20、對A、B一起運動的過程中,由機械能守恒得:,從A、B分離后到物體C剛好離開地面的過程中,物體B和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒,,聯(lián)立以上方程解得:,點評(1)“剛好”含義的理解。(2)物理過程的分析。(3)狀態(tài)的選取。,即:,(2005年全國理綜II卷)如圖,質量為的物體A經一輕質彈簧與下方地面上的質量為的物體B相連,彈簧的勁度系數(shù)為k,A、B都處于靜止狀態(tài)。一條不可伸長的輕繩繞過輕滑輪,一端連物體A,另一端連一輕掛鉤。開始時各段繩都處
21、于伸直狀態(tài),A上方的一段繩沿豎直方向?,F(xiàn)在掛鉤上升一質量為的物體C并從靜止狀態(tài)釋放,已知它恰好能使B離開地面但不繼續(xù)上升。若將C換成另一個質量為的物體D,仍從上述初始位置由靜止狀態(tài)釋放,則這次B剛離地時D的速度的大小是多少? 已知重力加速度為g。,解:開始時,A、B靜止,設彈簧壓縮量為x1,有kx1=m1g ① 掛C并釋放后,C向下運動,A向上運動, 設B剛要離地時彈簧伸長量為x2,有kx2=m2g ②
22、B不再上升,表示此時A和C的速度為零,C已降到其最低點。由機械能守恒,與初始狀態(tài)相比,彈簧性勢能的增加量為: △E=m3g(x1+x2)-m1g(x1+x2) ③,,C換成D后,當B剛離地時彈簧勢能的增量與前一次相同,由能量關系得:,由③④式得:,由①②⑤式得:,綜上舉例,從中看出彈簧試題的確是培養(yǎng)、訓練學生物理思維和反映、開發(fā)學生的學習潛能的優(yōu)秀試題。彈簧與相連物體構成的系統(tǒng)所表現(xiàn)出來的運動狀
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
- 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 高考物理彈簧專題一
- 高考物理專題分析及復習建議輕繩、輕桿、彈簧模型專題復習
- 高2018屆高三物理彈簧類問題專題復習
- 高考彈簧問題專題詳解資料
- 物理高考專題復習:功能關系
- 高考物理中的圖像問題專題復習資料
- 有關彈簧問題的專題復習
- 高考物理復習問題匯總
- 高考語文專題復習:高考病句專項復習課件
- 中考物理專題復習《圖像專題復習》精品課件
- 【師說】2016高考物理二輪復習-微專題物理學史課件
- 高考物理復習專題測試——《實驗與探究》
- 中考物理專題復習課件熱現(xiàn)象
- 中考物理專題復習課件作圖題
- 高考復習專題-物理11個體系
- 【物理】2011屆物理高考二輪專題復習課件曲線運動與天體運動
- 高考物理二輪復習專題練習 :熱學
- 高考英語語法專題復習系列課件
- 高中物理彈簧專題
- 高考地理人口問題 專題復習
評論
0/150
提交評論