5.弹簧的物理模型课案.ppt

* 5.弹簧的物理模型 纵观历年的高考试题，和弹簧有关的物理试题占有相当大的比重．高考命题者常以弹簧为载体设计出各类试题，这类试题涉及静力学问题、动力学问题、动量守恒和能量守振动问题、功能问题等，几乎贯穿了整个力学的知识体系．为了帮助同学们掌握这类试题的分析方法，现将有关知识归纳整理。 　　对于弹簧，从受力角度看，弹簧上的弹力是变力；从能量角度看，弹簧是个储能元件．因此，弹簧问题能很好地考查学生的综合分析能力，故备受高考命题老师的青睐．如2009年高考福建理综卷第21题、山东理综卷第22题、重庆理综卷第24题，2008年高考北京理综卷第22题、山东理综卷第16题和第22题、四川延考区理综卷第14题等．题目类型有：静力学中的弹簧问题，动力学中的弹簧问题，与动量和能量有关的弹簧问题． 专题一 力与物体的运动 1．静力学中的弹簧问题: (1)胡克定律：F＝kx，ΔF＝k·Δx． A.向右做加速运动 B.向右做减速运动 C.向左做加速运动 D.向左做减速运动 ●例1 如图，一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一小球相连，设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态，若忽略小球与小车间的摩擦力，则在此段时间内小车可能是 ﹙ ﹚ A.向右做加速运动 B.向右做减速运动 C.向左做加速运动 D.向左做减速运动 AD 2008年全国Ⅰ ●例2 用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体，静止时弹簧伸长量为L， 现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体，系统静止时弹簧伸 长量也为L。斜面倾角为300，如图所示。则物体所受摩擦力为﹙ ﹚ A. 等于零； B. 大小为mg/2,方向沿斜 面向下； C. 大小为 mg/2,方向沿斜面向上； D. 大小为mg,方向沿斜面向上。 300 2m A 2008年山东卷 ●例3 如图所示，四个相同的弹簧都处于水平位置，他们的右端受 到大小皆为F的拉力作用,而左端的情况各不相同： ①中的弹簧的左端固定在墙上； ②中的弹簧的左端受大小也为F的拉力作用； ③中的弹簧的左端栓一小物块，物体在光滑的桌面上滑动； ④中的弹簧的左端栓一小物块，物体在有摩擦的桌面上滑动。若认 为弹簧的质量都为零，以L1、L2、L3、L4依次表示四个弹簧的伸 长量，则有 ﹙ ﹚ F ① F F ② F ③ F ④ A. L1＞L2 B. L4＞L3 C. L1＞L3 D. L2＝L4 2004年全国 D (2)对弹簧秤的两端施加(沿轴线方向)大小不同的拉力，弹 簧秤的示数一定等于挂钩上的拉力． ●例4 两个质量均为m的小球A和B，用轻绳和弹簧连接起来，静 止悬挂于天花板上的O点，现将OA绳剪断的瞬间，A、B两球的加 速度分别为多少？ aA=2g aB=0 小结：瞬时加速度问题(与轻绳、轻杆不同)： 一端固定、另一端接有物体的弹簧，形变 不会发生突变，弹力也不会发生突变． 2．动力学中的弹簧问题: A B o ●例5　如图所示，两木块A、B的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2，两弹簧分别连接A、B，整个系统处于平衡状态．现缓慢向上提木块A，直到下面的弹簧对地面的压力恰好为零，在此过程中A和B的重力势能共增加了: (　　) A、 B、 C、 D、 2008年山东卷 C ●例6　一弹簧秤秤盘的质量m1＝1.5 kg，盘内放一质量m2＝10.5 kg 的物体P，弹簧的质量不计，其劲度系数k＝800 N/m，整个系统处 于静止状态，如图所示．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0.2 s内F是变化的，在 0.2 s后是恒定的，求F的最大值和最小值．(取g＝10 m/s2) 分析：系统处于静止状态，弹簧被压缩X1.当秤盘和物体P分离时，它们的加速度相等，而秤盘和物体P之间没有压力, 此时弹簧被压缩X2. F1— m2·g=m2a F1=168﹙N﹚ 当F1最大时有： 当F2最小时