高考物理彈簧模型知識點

2019高考物理彈簧模型學(xué)問點

彈簧模型是以輕質(zhì)彈簧為載體，與詳細實際問題相結(jié)合，考

查運動學(xué)、動力學(xué)、能量守恒、動量守恒、振動問題、功能關(guān)系、

物體的平衡等相關(guān)問題。有關(guān)彈簧的學(xué)問，是高考考查的重點，

同時也是高考的難點，幾乎每年的高考都會考查該內(nèi)容，所以備

考時要引起足夠的重視.

輕彈簧是一種志向化的物理模型，分析問題時不須要考恚彈

簧本身的質(zhì)量和重力.處理彈簧模型時，須要駕馭以下學(xué)問點：

1.彈簧彈力的計算

彈簧彈力的大小可以由胡克定律來計算，即彈簧發(fā)生形變

時，在彈性限度內(nèi)，彈力的大小與彈簧伸長(或縮短)的長度成正

比，數(shù)學(xué)表達式為，其中是一個比例系數(shù)，叫彈簧的勁度系數(shù).

彈簧的彈力不是一個恒定的力，而是一個變力，其大小隨著彈簧

形變量的變更而變更，同時還與彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)。

2.彈簧彈力的特點

(1)彈簧彈力的大小與彈簧的形變量有關(guān)，當彈簧的勁度系

數(shù)保持不變時，彈簧的形變量，彈簧的形變量發(fā)生變更，彈簧的

彈力相應(yīng)地發(fā)生變更；形變量不變，彈力也力也就保持不變，由

于彈簧的形變不能發(fā)生突變，故彈簧的彈力也不能瞬間發(fā)生變

更，這與繩子的受力狀況不同.

(2)當輕彈簧受到外力的作用時，無論彈簧是處于平衡狀態(tài)

還是處于加速運動狀態(tài)，彈簧各個部分所受的力的大小是相同

的.

(3)彈簧彈力的方向與彈簧的形變有關(guān)，在拉伸和壓縮兩種

狀況下，彈力的方向相反.在分析彈簧彈力的方向時，肯定要全

面考慮，假如題目沒有說明是哪種形變，那么就須要考慮兩種狀

況.

(4)依據(jù)胡克定律可知，彈力的大小與形變量成正比，方向

與形變的方向相反，可以將胡克定律的表達式寫成F二kx,即彈簧

彈力是一個線性回復(fù)力，故在彈力的作用下，物體會做簡諧運動.

3.彈性勢能與彈力的功

彈簧能夠存儲彈性勢能，其大小為Ep=kx2/2,在中學(xué)階段不

須要駕馭該公式，但要知道形變量越大，彈性勢能就越大，在形

變量相同的狀況下，彈性勢能是相等的；一般狀況下，通常利用

能量守恒定律來求彈簧的彈性勢能，由于彈簧彈力是一個變力，

彈力的功就是變力的功，可以用平均力來求功，也可以通過功能

關(guān)系和能量守恒定律來求解.

4.常見的彈簧類問題

(I)彈簧的平衡與非平衡問題；

(2)彈簧的瞬時性問題；

(3)彈簧的碰撞問題；

(4)彈簧的簡諧運動問題；

(5)彈簧的功能關(guān)系問題；

(6)彈簧的臨界問題；

(7)彈簧的極值問題；

(8)彈簧的動量守恒和能量守恒問題；

(9)彈簧的綜合性問題.

5.處理彈簧模型的策略

(I)推斷彈簧與連接體的位置，分析物體的受力狀況；

(2)推斷彈簧原長的位置，現(xiàn)長的位置，以確定彈簧是哪種

形變以及形變量的大??；

(3)分析彈簧彈力的變更狀況，彈赍彈力不能發(fā)生突變，以

此來分析計算物體的運動狀態(tài)；

(4)依據(jù)相應(yīng)的物理規(guī)律列方程求解，例如，物體處于平衡

時，運用平衡條件和胡克定律求解.

模型1考查彈簧的瞬時性問題

彈簧彈力的大小與彈簧形變有關(guān)，而彈簧的形變在瞬間是不

能突變的，即彈簧形變的變更須要肯定的時間，所以彈簧彈力在

瞬間不能夠突變，這與繩模型是有區(qū)分的，不要混淆兩者的區(qū)分,

否則就會出錯.

模型2考查彈簧中的碰撞問題

彈簧中的碰撞問題是一類綜合性很強的題目，一般綜合了動

量守恒、機械能守恒、功能關(guān)系和能量轉(zhuǎn)化等.假如彈簧作為系

統(tǒng)內(nèi)的一個物體時，彈簧的彈力對系統(tǒng)內(nèi)物體做不做功都不影響

系統(tǒng)的機械能，能量相互轉(zhuǎn)化.在運動過程中，動能與勢能相互

轉(zhuǎn)化。當彈簧兩端都有物體時，彈簧伸長到最長或壓縮到最短時,

相關(guān)聯(lián)物體的速度肯定相等，彈簧的彈性勢能最大；當彈簧復(fù)原

原長時，相關(guān)聯(lián)的物體的速度相差最大，彈性勢能為零.

模型3考查電場中的彈簧問題

電場中的彈簧問題是在彈簧模型中加入了電場，使問題困難

化.這類問題始終是高考考查的重點，考生普遍感到麻煩，主要

是不會分析彈簧的狀態(tài)和變更過程，不能精確地分析彈簧彈力和

電場力做功的狀況.處理這類問題的關(guān)鍵是弄清晰各力的做功關(guān)

系和功能關(guān)系.

模型4考查彈簧的綜合性問題

分析這樣的綜合性問題，須要依據(jù)題述背景，正確分析物理

過程，敏捷運用相關(guān)規(guī)律，如運動學(xué)規(guī)律、動力學(xué)規(guī)律、動能定

理、動量定理、動量守恒定律、能量守恒定律等.一般狀況下，

運用功能關(guān)系可以降低題目的難度.一般解題步驟為：

(I)結(jié)合題目的已知條件，分析物體的受力狀況，明確物體

的運動狀況；

(2)分析物體的運動過程，確定相關(guān)力的做功狀況，如有哪

些力做功，哪些力不做功，哪些力做正