高中物理經典力學問題彈簧問題解決策略專題分類歸納

2021-03-04 05:49:53 字數 1288 閱讀 7144

短量,不是彈簧的實際長度)。

高中研究的彈簧都是輕彈簧(不計彈簧自身的質量)。

不論彈簧處於何種運動狀態(靜止、勻速或變速),輕彈簧兩端所受的彈力一定等大反向。證明如下:以輕彈簧為物件,設兩端受到的彈力分別為f1、f2,根據牛頓第二定律,f1+f2=ma,由於m=0,因此f1+f2=0,即f1、f2一定等大反向。

彈簧的彈力屬於接觸力,彈簧兩端必須都與其它物體接觸才可能有彈力。如果彈簧的一端和其它物體脫離接觸,或處於拉伸狀態的彈簧突然被剪斷,那麼彈簧兩端的彈力都將立即變為零。

在彈簧兩端都保持與其它物體接觸的條件下,彈簧彈力的大小f=kx與形變數x成正比。由於形變數的改變需要一定時間,因此這種情況下,彈力的大小不會突然改變,即彈簧彈力大小的改變需要一定的時間。(這一點與繩不同,高中物理研究中,是不考慮繩的形變的,因此繩兩端所受彈力的改變可以是瞬時的。

)例1.質量分別為m和2m的小球p、用細線相連,p用輕彈簧懸掛在天花板下,開始系統處於靜止。下列說法中正確的是

a.若突然剪斷細線,則剪斷瞬間p、的加速度大小均為g

b.若突然剪斷細線,則剪斷瞬間p、的加速度大小分別為0和g c.若突然剪斷彈簧,則剪斷瞬間p、的加速度大小均為g

d.若突然剪斷彈簧,則剪斷瞬間p、的加速度大小分別為3g和0

解:剪斷細線瞬間,細線拉力突然變為零,彈簧對p的拉力仍為3mg豎直向上,因此剪斷瞬間p的加速度為向上2g,而的加速度為向下g;剪斷彈簧瞬間,彈簧彈力突然變為零,細線對p、的拉力也立即變為零,因此p、的加速度均為豎直向下,大小均為g。選c。

例2.如圖所示,小球p、質量均為m,分別用輕彈簧b和細線c懸掛在天花板下,再用另一細線d、e與左邊的固定牆相連,靜止時細線d、e水平,b、c與豎直方向夾角均為θ=37o。下列判斷正確的是

a.剪斷d瞬間p的加速度大小為0.6g

b.剪斷d瞬間p的加速度大小為0.75g c.剪斷e前c的拉力大小為0.8mg

d.剪斷e後瞬間c的拉力大小為1.25mg

解:剪斷d瞬間彈簧b對小球的拉力大小和方向都未來得及發生變化,因此重力和彈簧拉力的合力與剪斷前d對p的拉力大小相等,為0.75mg,因此加速度大小為0.

75g,水平向右;剪斷e前c的拉力大小為1.25mg,剪斷e後,沿細線方向上的合力充當向心力,因此c的拉力大小立即減小到0.8mg。

選b。二、臨界問題

兩個相互接觸的物體被彈簧彈出,這兩個物體在什麼位置恰好分開?這屬於臨界問題。「恰好分開」既可以認為已經分開,也可以認為還未分開。認為已分開,那麼這兩個物體間的彈力必然為零;

認為未分開,那麼這兩個物體的速度、加速度必然相等。同時利用這兩個結論,就能分析出當時彈簧所處的狀態。這種臨界問題又分以下兩種情況:1

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