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高一物理教案：平衡条件的应用

高一物理教案：平衡条件的应用

高一物理教案：平衡条件的应用

高一物理教案：平衡条件得应用

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本文题目：高一化学教案：平衡条件得应用

第４节平衡条件得应用之弹簧问题

在中学阶段，不考虑质量得轻弹簧,是一种常见得理想化物理模型，在弹性限度内其弹力遵从胡克定律。借助轻弹簧设置复杂得物理情景，来考查胡克定律得应用、物体得平衡、

例１：如图所示,一根轻弹簧上端固定在O点，下端拴一个钢球Ｐ，球处于静止状态，现对球施加一个水平向右得外力F，使球缓慢偏移，在移动中得每一个时刻，都可以认为钢球处于平衡状态。若外力F方向始终水平，移动中弹簧与竖直方向得夹角90,且弹簧得伸长量不超过弹性限度,则下面给出得弹簧得伸长量x与cos得函数关系图象中，最接近得是（）

［分析]思路一:通常采用解析法找出弹簧得伸长量x与cos之间得函数关系来解题。

思路二：根据四个选项中各个图象得特点,结合本题动态平衡也可以用假设法来解题。

[解答］解法一：弹簧与竖直方向得夹角为时,钢球Ｐ受到重力G、水平力F和弹簧拉力ｋx作用而平衡，如图所示,则有kxcos＝G，即x=Ｇkｃoｓ，,可见x与cos之间得关系图象是一条双曲线、

解法二：假设趋近于９０即弹簧趋近于水平位置，则cos趋近于0,在这种情况下,由平衡条件可知，弹簧得拉力应趋近于无穷大,弹簧得伸长量x也应趋近于无穷大，四个选项中只有D选项符合：当coｓ趋近于0时，ｘ趋近于无穷大、

答案D、

［规律小结]①用解析法来解动态平衡得图象问题时,通常是对研究对象进行受力分析,建立平衡方程,解出纵轴代表得因变量与横轴代表得自变参量之间得得函数关系,然后根据函数关系来确定其对应得具体图象、

②对于选择题中动态平衡得图象问题,尝试用假设法解,有时快捷有效、

注意:球缓慢偏移得过程中弹簧受到得拉力变大，本题极易受到弹簧得伸长量与受到得弹力成正比得影响而错选A、

例２：如图所示，把重为20N得物体放在倾角=30得粗糙斜面上，物体上端与固定在斜面上得轻弹簧相连接,弹簧与斜面平行。若整个系统处于静止状态，物体与斜面间得最大静摩擦力为12N，则弹簧对物体得弹力（）

Ａ。可能为24Ｎ，方向沿斜面向上

B。可能为零

Ｃ、可能为４N,方向沿斜面向上

D、可能为4N，方向沿斜面向下

［分析]因为斜面对物体静摩擦力得情况不清楚,弹簧是被压缩还是被拉伸也不清楚，所以需要讨论加以判断。

［解答]因为下滑力F1=ｍgsｉｎ３0=1０N小于最大静摩擦力Fm,所以弹簧可能被压缩、可能被拉伸、也可能处于自然状态(即选项B正确）、

假设斜面对物体得静摩擦力方向沿斜面向上、大小刚好达到12Ｎ，则弹簧对物体得弹力方向沿斜面向下、大小为12Ｎ10N=2N,所以若弹簧对物体得弹力方向沿斜面向下，则弹力大小不超过2N,可见选项D错误。

假设斜面对物体得静摩擦力方向沿斜面向下、大小刚好达到1２N，则弹簧对物体得弹力方向沿斜面向上、大小为12N+10Ｎ=2２N,所以若弹簧对物体得弹力方向沿斜面向上,则弹力大小不超过2２N,可见选项C正确，A错误。

答案BＣ

[规律小结］由于弹簧可能被压缩、可能被拉伸、也可能处于自然状态，静摩擦力得大小不超过最大静摩擦力，所以弹簧弹力与静摩擦力结合得题目往往要讨论加以判断、

注意:本题极易认为弹簧对物体得弹力大小F满足:Ｆｍ－F1Fｍ＋F１即2Ｎ22N,因没有考虑方向问题而错选CＤ。

例3：在倾角为3０得光滑斜面底端固定一个垂直于斜面得挡板,物体A、B用轻弹簧连接并放在斜面上静止不动,如图所示。已知物体A得质量为2ｋｇ，物体B得质量为1kｇ,弹簧得劲度系数为１００N／m。现将物体B从静止状态沿斜面向下压10cm后释放，g取1０m/s2，则B运动得过程中（）

A、物体A不会离开挡板,A对挡板得最小压力为５Ｎ

B、物体Ａ不会离开挡板，A对挡板得最小压力为10N

Ｃ。物体A不会离开挡板，Ｂ振动得振幅为15cm

D、物体A会离开挡板

[分析]虽然在Ｂ运动得过程中物体A会不会运动不清楚，但我们可以假设Ａ始终不动，求出弹簧得最大拉力Fm，然后将Fm与mAｇsｉn30进行比较来判断A会不会离开挡板。

［解答］Ａ、B得重力沿斜面得分力分别为GA=ｍAgsin3０=1０Ｎ、GB=mＢgｓiｎ30=５N,弹簧得压缩量为x０＝mBｇsiｎ3０k=5cm、

下压ｘ＝10cm时，释放瞬间Ｂ得合外力大小为k(x+x0)GＢ=10N、方向沿斜面向上。

假设A始终不动，则释放后B将做简谐运动，振幅为1０cm，根据对称性可知，Ｂ运动到最高点时得合外力大小亦为1