2022年高考物理弹簧模型总结 .docx

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1、精品_精品资料_特级老师分析 20XX 年高考物理必考题：含弹簧的物理模型【命题规律】高考中常显现的物理模型中,斜面问题、叠加体模型、含弹簧的连接体、传送带模型等 在高考中的位置特殊重要,本专题就这几类模型进行归纳总结和强化训练.传送带问题在高考中显现的概率也较大,而且解题思路特殊,本专题也略加论述有些问题在高考中变化较大,或者在前面专题中已有较全面的论述,在这里就不再论述和例举试卷中以下常见的物理模型显现的概率较大：斜面问题、叠加体模型包含子弹射入 、带电粒子的加速与偏转、天体问题圆周运动 、轻绳 轻杆 连接体模型、传送带问题、含弹簧的连接体模型高考命题以考试大纲为依据,考查同学对高中物理学

2、问的把握情形,表达了“学问与技能、过程与方法并重”的高中物理学习思想每年各的的高考题为了防止雷同而千变万化、多姿多彩,但又总有一些共性,这些共性可粗略的总结如下： 三、含弹簧的物理模型纵观历年的高考试题,和弹簧有关的物理试题占有相当大的比重高考命题者常以弹簧为载体设计出各类试题,这类试题涉及静力学问题、动力学问题、动量守恒和能量守恒问题、振动问题、 功能问题等,几乎贯穿了整个力学的学问体系为了帮忙同学们把握这类试题的分析方法,现将有关弹簧问题分类进行剖析对于弹簧, 从受力角度看, 弹簧上的弹力是变力. 从能量角度看, 弹簧是个储能元件 因此,弹簧问题能很好的考查同学的综合分析才能,故备受高考命

3、题老师的青睐“高考直通车”联合衡水毕业清华北大在校生将于20XX 年5月中旬推出的手写版高考复习笔记,期望对大家复习备考有所帮忙.该笔记适合20XX 年、 20XX 年、 20XX 年高考生使用. 凡20XX 年5月中旬之后购买的高一、 高二同学, 每年指定日期可以免费更换一次最新一年的笔记.另外,全部笔记使用者将被加入20XX 年高考备考专用平台,每周定期供应最新资料和高考互动.笔记对外公开时间：5 月20日1. 静力学中的弹簧问题(1) 胡克定律： F kx,F kx(2) 对弹簧秤的两端施加 沿轴线方向 大小不同的拉力, 弹簧秤的示数肯定等于挂钩上的拉力例4如图 9 12甲所示, 两木块

4、 A、B 的质量分别为m1和 m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为 k1和 k2,两弹簧分别连接A、B,整个系统处于平稳状态现缓慢向上提木块A,直到下面的弹簧对的面的压力恰好为零,在此过程中A 和 B 的重力势能共增加了 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_的压力为零时,向上提A 的力 F 恰好为：F m1 m2g设这一过程中上面和下面的弹簧分别伸长x1、 x2,如图 9 12乙所示,由胡克定律得：故 A、B 增加的重力势能共为：答案 D【点评】 运算上面弹簧的伸长量时,较多同学会先运算原先的压缩量,然后运算后来的伸长量,再将两者相加,但不如上面解析中直接运用x F/k进行运算更快捷便

5、利 通 过 比 较 可 知 , 重 力 势 能 的 增 加 并 不 等 于 向 上 提 的 力 所 做 的 功2. 动力学中的弹簧问题(1) 瞬时加速度问题 与轻绳、轻杆不同 ：一端固定、另一端接有物体的弹簧,形变不会发生突变,弹力也不会发生突变(2) 如图 9 13所示,将 A、B 下压后撤去外力,弹簧在复原原长时刻B 与 A 开头分别可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_图9 13例 5一弹簧秤秤盘的质量m1 1.5 kg,盘内放一质量 m2 10.5 kg 的物体 P,弹簧的质量不计,其劲度系数k 800 N/m ,整个系统处于静止状态,如图 914 所示现给 P 施加一个竖直

6、向上的力F,使 P 从静止开头向上做匀加速直线运动,已知在最初0.2 s 内 F 是变化的,在 0.2 s 后是恒定的,求 F 的最大值和最小值 取 g 10 m/s2【解析】 初始时刻弹簧的压缩量为：x0 m 1 m2g/k 0.15 m设秤盘上上升度 x 时 P 与秤盘分别,分别时刻有：又由题意知,对于 0 0.2 s 时间内 P 的运动有：1/2at 2 x解得： x 0.12 m, a6 m/s2故在平稳位置处,拉力有最小值Fmin m1 m2a 72 N分别时刻拉力达到最大值F max m2g m2 a168 N 答案 72 N168 N【点评】 对于本例所述的物理过程,要特殊留意的

7、是：分别时刻m1与 m2之间的弹力恰好减为零,下一时刻弹簧的弹力与秤盘的重力使秤盘产生的加速度将小于a,故秤盘与重物分别3. 与动量、能量相关的弹簧问题与 动量、能量相关的弹簧问题在高考试题中显现频繁,而且常以运算题显现,在解析过程中以下两点结论的应用特别重要：(1) 弹簧压缩和伸长的形变相同时,弹簧的弹性势能相等.(2) 弹簧连接两个物体做变速运动时,弹簧处于原长时两物体的相对速度最大,弹簧的形变最大时两物体的速度相等例6如图 9 15所示, 用轻弹簧将质量均为m 1 kg 的物块 A 和 B 连接起来, 将它们固定在空中,弹簧处于原长状态,A 距的面的高度 h1 0.90 m同时释放两物块

8、, A 与的面碰撞后速度立刻变为零, 由于 B 压缩弹簧后被反弹, 使 A 刚好能离开的面 但不连续上升 如将 B 物块换为质量为 2m 的物块 C图中未画出 ,仍将它与A 固定在空中且弹簧处于原长, 从 A 距的面的高度为 h2处同时释放, C 压缩弹簧被反弹后,A 也刚好能离开的面已知弹簧的劲度系数 k 100 N/m ,求 h2的大小可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_设 A 刚好离的时,弹簧的形变量为x,对 A 物块有：mg kx从 A 落的后到 A 刚好离开的面的过程中, 对于 A、B 及弹簧组成的系统机械能守恒,就有：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1/

9、2mv2 mgx Ep可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1换成 C 后,设 A 落的时, C 的速度为 v2,就有：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1/22mv22 2mgh2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_从 A 落的后到 A 刚好离开的面的过程中,A、C 及弹簧组成的系统机械能守恒,就有：联立解得： h2 0.5 m 答案 0.5 m【点评】 由于高中物理对弹性势能的表达式不作要求,所以在高考中几次考查弹簧问题时都要用到上述结论 “ ”例7用轻弹簧相连的质量均为2 kg 的 A、B 两物块都以 v 6 m/s 的速度在光滑的水平 的面上运动,弹

10、簧处于原长,质量为4 kg 的物块 C 静止在前方,如图 9 16 甲所示 B 与 C 碰撞后二者粘在一起运动,就在以后的运动中：(1) 当弹簧的弹性势能最大时,物体A 的速度为多大？(2) 弹簧弹性势能的最大值是多少？(3) A 的速度方向有可能向左吗？为什么？【解析】 1当 A、B、 C 三者的速度相等 设为 vA时弹簧的弹性势能最大,由于A、B、 C 三者组成的系统动量守恒,就有：mA mB v mA mB mCvA解得：(2) B、C 发生碰撞时, B、 C 组成的系统动量守恒,设碰后瞬时B、C 两者的速度为v,就有：mBv mBmCv解得： vA 的速度为 vA时弹簧的弹性势能最大,

11、设其值为Ep,依据能量守恒定律得：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(3) 方法一A 不行能向左运动依据系统动量守恒有：mAmBvmAvA mB mCvB设 A 向左,就 vA0, vB4 m/s就 B、C 发生碰撞后, A、B、 C 三者的动能之和为：实际上系统的机械能为：依据能量守恒定律可知,E E 是不行能的,所以A 不行能向左运动方法二B、C 碰撞后系统的运动可以看做整体向右匀速运动与A、B 和 C 相对振动的合成 即相当于在匀速运动的车厢中两物块相对振动由1知整体匀速运动的速度v0 vA 3 m/s取以 v0 3 m/s 匀速运动的物体为参考系,可知弹簧处于原长时,A、

12、B 和 C 相对振动的速率最大,分别为：vAO v v0 3 m/svBO |v v0| 1 m/s由此可画出 A、B、C 的速度随时间变化的图象如图9 16乙所示, 故 A 不行能有向左运动的时刻答案 13 m/s212 J3 不行能,理由略【点评】 要清楚的想象、懂得讨论对象的运动过程：相当于在以3 m/s 匀速行驶的车厢内, A、 B 和 C 做相对弹簧上某点的简谐振动,振动的最大速率分别为3 m/s、1 m/s当弹簧由压缩复原至原长时,A 最有可能向左运动,但此时A 的速度为零例8探究某种笔的弹跳问题时,把笔分为轻质弹簧、内芯和外壳三部分,其中内芯和外壳质量分别为m 和4m笔的弹跳过程

13、分为三个阶段：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_把笔竖直倒立于水平硬桌面,下压外壳使其下端接触桌面如图 9 17甲所示 .由静止释放, 外壳竖直上升到下端距桌面高度为h1时,与静止的内芯碰撞如图 9 17乙所示 .碰后,内芯与外壳以共同的速度一起上升到外壳下端距桌面最大高度为h2处如图 917丙所示 设内芯与外壳的撞击力远大于笔所受重力,不计摩擦与空气阻力,重力加速度为g求： 1外壳与内芯碰撞后瞬时的共同速度大小(2) 从外壳离开桌面到碰撞前瞬时,弹簧做的功(3) 从外壳下端离开桌面到上升至h2处,笔缺失的机械能【解析】 设外壳上升到h1时速度的大小为v1,外壳与内芯碰撞后瞬时的

14、共同速度大小为 v2 (1) 对外壳和内芯,从撞后达到共同速度到上升至h2处,由动能定理得：解得：(2) 外壳与内芯在碰撞过程中动量守恒,即： 4mv1 4 m mv2将 v2代入得：设弹簧做的功为 W,对外壳应用动能定理有：将 v1代入得：(3) 由于外壳和内芯达到共同速度后上升至高度h2的过程中机械能守恒,只有在外壳和内芯的碰撞中有能量缺失,缺失的能量将 v1、v2代入得： E 损 5/4mgh2 h1答案 由以上例题可以看出,弹簧类试题的确是培育和训练同学的物理思维、反映和开发同学的学习潜能的优秀试题 弹簧与相连物体构成的系统所表现出来的运动状态的变化,为同学充分运用物理概念和规律牛顿其次定律、动能定理、机械能守恒定律、动量定理、动量守恒定律 奇妙解决物理问题、施展自身才华供应了宽阔空间,当然也是区分同学才能强弱、拉大差距、 选拔人才的一种常规题型 因此,弹簧试题也就成为高考物理题中的一类重要的、可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_独具特色的考题可编辑资料 - - - 欢迎下载