从高考物理试题浅谈弹簧的教学浅谈试题高考高考物理弹簧物理试卷 9页

物理论文高考物理弹簧类试题赏析湖南常宁二中卢劲松全国高考物理试卷中的弹簧类问题频频出现，引起了广大物理教师的高度重视。弹簧在伸缩过程中涉及到力和加速度、功和能、冲量和动量等多个物理概念和规律，因而弹簧试题全方位考查了学生分析物理过程、理淸物理解题思路、建立正确物理图景和知识迁移能力，也培养了学生的物理思维品质。笔者就近几年来高考和各地高考模拟试题中出现的部分弹簧试题归类，对典型试题加以评析，从中欣赏命题专家的独具匠心、领悟弹簧类试题的规律，有助于我们教学。从近几年高考试题来看，弹费类试题主耍分以下几类。1弹簧的瞬时问题弹簧的两端都有其他物体或力的约束时，使其发生形变时，弹力不能由某一值突变为零或由零突变为某一值，这是解这类题的关键。【例1】（01•上海）如图一1所示，一质量为m的物体系于长度为I八L2的两根细线上，Li的一端悬挂在天花板上，与竖直方向的夹角为0,Lx水平拉直，物体处于平衡状态。现将L2线剪断，求剪断瞬间物体的加速度。（1）面是某同学对该题的一种解法：解：设Li线上拉力为A,L2线上拉力为T2,重力为mg,物休在三力作用下保持平衡，即：Ticos0=mg,Tisin0=T2,T2=mgtan0,\n剪断细线的瞬间，T2突然消失，物体即在h反方向获得加速度。因为mgtan9=ma,所以加速度a=gtan0,方向在T2反方向。你认为这个结论正确吗？请对该解法作出评价并说明理市。（2）将图的细线Li改为长度相等、质量不计的轻弹费，其他条件不变，求解的步骤和（1）中的完全相同，即a=gtan，你认为这个结论匸确吗？请说明理由。简析：（1）错，因为L2剪断瞬间，Li上的图-张力发生了变化。（2）对，因为LJ剪断瞬间，、弹簧Li的长度未及发生变化，大小和方向均未变化。评析：弹簧的形变（弹力）发生改变过程需时较长，在较短的时间内可以认为弹簧的弹力不变，而细线不同，形变需时极短。【例2】（99•上海）如图一2所示，竖直光滑杆上套有一个小球和两根弹簧，两弹簧的一端各与小球相连，另一端分别用销钉M、N固定与杆上，小球处于平衡状态，设拔除销钉M的瞬间，小球加速度的人小为12m/s2＞若不拔除销钉M而拔除销钉N瞬间,小球的加速度可能是（g=10m/s2）A22m/s；方向竖直向上車MB22m/s［方向竖直向下長C2m/s2,方向竖直向上Q图—2【）2m/s；方向竖直向下"•N此题耍明白弹费可能所处的不同的状态，可能拉伸、压缩,利用弹簧的瞬时问题很容易得出答案：B、C\n2弹簧的平衡问题这类题常以单一的问题出现，涉及到的知识是胡克定律,一般用f=kx或Af=keAx来求解。mi【例3】（99•全国）如图一3所不，两个木块质量分别为g和此，两轻质弹簧的劲度系数分别为姑和k2,上面木块压在上面的弹簧上（但不拴接），整个系统处于平衡状态，现缓慢向上捉上面的木块，直到它刚离开上面的弹簧，在这过程中下面木块移动的距离A.以B.«图一3miK2kik2Cdkiki简析：对弹簧2分析：肝二gg,所以△x二邑皿，故KK选C【例4】（01•全国）.如图一4所示，在一粗糙水平面上有两个质量分别为mi和山2的木块1和2,中间用一原长为L>劲度系数为K的轻弹簧连结起来，木块与地面间的滑动摩擦因数为卩现用一水平力向右拉木块2,当两木块一起匀速运动吋两木块之间的距离是\n/+糾gc.B.I.+——(/W|+)gfli/mjn0、D.I+—()gKml+m2简析：此题是弹簧的动态平衡问题，对1利用平衡条件和胡克定律可得出AL二上加g,所以弹簧长为L+AL,答案为：Ak【例5】（02•广东）如图一5,8、b、c为三个物体，M、N为两个轻质弹簧，R为跨过定滑轮的轻绳，它们连接如图所示,5并处于平衡状态，则（）A.有可能N处于拉伸状态，而M处于压缩状态B.有可能N处于压缩状态，而M处于拉伸状态C.有可能N处于不伸不缩状态，而M处于拉伸状态D.有可能N处于拉伸状态，而M处于不伸不缩状态此题也属于平衡问题，但不需要利用胡克定律求解，只要从弹簧可能所出处的状态和受力特征以及平衡条件疋性的分析就很容易得出答案：A、Do3弹簧的非平衡问题这类题主要指弹簧在相对位置发生变化时，所引起的力、加速度、速度、功能和合外力等其它物理量发生变化的情况。\n【例6】(95・全国)如图一6所示，质量为m的物体A放置在质量为M的物体B上，B与弹簧相连，它们一起在光滑水平面上作简谐振动，振动过程中A、B之间无相对运动。设弹簧的劲度系数为k,当物体离开平衡的位移为x时，A、B间摩擦力的大小等于()A.0CmKxMB.kxmKx(M+m)^vwwdb图一6此题考察了简谐运动和对牛顿第二定律的理解，先用整体法求共同加速度a二一^二一再隔离A,由牛顿第二定(M+in)(M+m)律得f二ma二-故选D(M+m)AF【例7】一弹簧称的称盘质量mFl.5kg,盘内放一物体P,P的质量m2-0.5kg,弹簧的质量不计，其劲度系数K二800NA1,系统处于静止状态，如图—7所示，现给P施加一竖直向上的力F,使P从静止开始向上做匀加速运动，已知在最初的0・2s内F是变力，在0.2s图一7后F是恒力，F的最小值和最大值各为多少？简析：开始□、nh共同加速，则有:kxi=(mi+m2)g叫、in?脱离口寸：kx2-m2g=ma,乂：kx2-m2g=ma\n由以上各式得：a=6m/m2,所以,开始时，F有最小值:Fmin=(mi+m2)a=72N,叫、n)2脱离时有最大值:Fmax=ni2(g+a)=168N4弹力做功与动量、能量的综合问题在弹力做功的过程中弹力是个变力，并与动量、能量联系,一般以综合题出现。它有机地将动量守恒、机械能守恒、功能关系和能量转化结合在一起，以考察学生的综合应用能力。分析解决这类问题时，要细致分析弹簧的动态过程，利用动能定理和功能关系等知识解题。【例8】(04•广东)图中，轻弹簧的一端固定，另一端与滑块B相连，B静止在水平导轨上，弹簧处在原长状态。另一质量与B相同滑块A,从导轨上的P点以某一初速度向B滑行，当A滑过距离匚时，与B相碰，碰撞时间极短，碰后A、B紧贴在一起运动，但互不粘连。已知最后A恰好返回出发点P并停止。滑块A和B与导轨的滑动摩擦因数都为卩，运动过程中弹簧最大形变量为匕，求A从P出发时的初速度u°。'/〃//〃〃/〃7777〃/〃//〃///〃//〃/7L2图一8L】解析：令A、B质量皆为叫A刚接触B时速度为儿(碰前),由功能关系，有\nA、B碰撞过程中动量守恒，令碰后A、B共同运动的速度为"2•有=2mv2碰后A、B先一起向左运动，接着A、B—起被弹回，在弹簧恢复到原长吋，设A、B的共同速度为冬，在这过程中，弹簧势能始末两态都为零，利用功能关系，有*（2加）必一*（2加用=“⑵讥⑺?）此后A、B开始分离，A单独向右滑到P点停下，由功能关系有Ir—mv3=pmgl、由以上各式,解得心="