浅谈弹力相关问题解题方法

◇　河北　夏佐勇

(作者单位：河北省承德县第一中学)



浅谈弹力相关问题解题方法

◇河北夏佐勇

轻弹簧问题具有很强的综合性和复杂性,往往涉及静力学、动力学、机械能守恒、动能定理和功能关系等方面的知识,能够考查学生综合运用力学知识的能力．本文分别从力和能2个方面并结合近年的高考试题来分析轻弹簧类问题的解题方法．

1　弹力的计算

题目中有弹簧出现时,我们首先要确定平衡位置,然后根据当前位置和胡克定律求取弹力的大小和方向．轻弹簧弹力有以下几个特点:弹力的方向与形变方向相反，弹簧两端的弹力相等，在弹性限度范围内弹力与形变量成正比．弹簧的平衡位置也是一个重点考查的知识点,一般来说，在平衡位置,物体所受的弹力为0,速度最大,加速度为0,这些特点也是确定哪个点是平衡位置的依据．

图1

2　弹力做功问题

弹性势能与所有的势能都有相类似的特点,在一个过程中弹性势能的减少量或者说变化量的相反数与这个过程中弹力所做的功相等．由于高中阶段不要求同学们掌握弹性势能的计算公式,因此关于弹性势能的计算我们只能根据动能定理、机械能守恒以及弹性势能与弹力做功的关系来求解．由于弹力是个变力,因此弹力做功不能根据功的定义式进行计算,但可以根据F-x图象用面积法来求解．

图2

图3

W=-kx2/2.

b) 由Ff=μFN,Wf=-Ffs,得

Wf=-μmg(2x3-x2-x1).

因为摩擦力做功与路程成正比,而非像弹簧弹力做功一样与路径无关,而只与初末位置有关,所以无“摩擦势能” 的概念．

(作者单位：河北省承德县第一中学)