弹簧问题初探

2022-06-19 14:28张占新
中学生理科应试 2022年6期
关键词:轻质物块细线

张占新

一、对弹簧形变量的理解

弹簧弹力的方向是沿着弹簧轴线的,其大小满足胡克定律.

例1 如图1所示,竖直轻弹簧下端同定,上端与一物体相连,系统处于静止状态.现对物体施加一竖直向上的力,使得物体竖直向上缓慢移动(弹簧一直在弹性限度内).则在下面四幅图中,能正确反映该力的大小F随物体的位移x变化的关系的是(

).

解析 选A.物体竖直向上缓慢移动,可知物体始终处于平衡状态,以弹簧在没有施加力F时为位移的初始位置,恢复原长时,位移为x0,继续向上移动,到达某一位置时,设位移为x,没有施加力F时,有mg= kx。

二、轻质弹簧两端的拉力相等

轻质弹簧是一理想模型,不计质量,永远处于二力平衡状态,

例2两个劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧a、b串接在一起,a弹簧的一端固定在墙上,如图2所示,开始时弹簧均处于原长状态,现用水平力作用在b弹簧的P端向右拉动弹簧,已知a弹簧的伸长量为L,则(

).

三、弹簧一种“替身”——弹性绳

弹性绳不计质量,则称为轻质弹性绳,和轻质弹簧弹力大小一样,满足胡克定律,但轻质弹性绳只能对物体施加拉力,

例3-根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80 cm的两点上,弹性绳的原长也为80 cm.将一钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为100 cm;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点,则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)(

).

A. 86 cm B.92 cm C.98 cm D.104 cm

四、彈簧弹力的双向性

弹簧弹力的方向是沿着弹簧轴线的,可以拉物体,也可推物体,故弹簧弹力有双向性,

例4如图3所示,i个质量均为1 kg的木块a、b、c和两个劲度系数均为500 N/m的轻弹簧p、g用轻绳连接,其中n放在光滑水平桌面上.开始时弹簧P处于原长,木块都处于静止状态,现用水平力缓慢地向左拉弹簧p的左端,直到c刚好离开水平面为止,g取10 m/sz.该过程弹簧p的左端向左移动的距离是(

).

A.4 cm B.6 cm C.8 cm D.10 cm

五、弹簧弹力有瞬间不变的特性

弹簧弹力形变量大,恢复形变需要时间长,在分析瞬间问题时,弹簧弹力认为不变.

例5 如图4所示,在倾角为p= 30°的光滑斜面上,物块A、B质量分别为m和2m.物块A静止在轻弹簧上面,物块B用细线与斜面顶端相连,A、B紧挨在一起但A、8之间无弹力,已知重力加速度为g,某时刻把细线剪断,当细线剪断瞬间,下列说法正确的是(

).

特别注意上面例3,整个橡皮绳劲度系数设为k,若把橡皮绳分为左右对称的两部分研究,则每一部分劲度系数为2k.

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