高一物理第（十三）次作业卷时间：2017年 11月主备人：管红雷班级：学生姓名：任课教师：
1、如图所示，质量为m的小球用水平轻弹簧系住，并用倾角为30°的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态．当木板AB突然向下撤离的瞬间，小球
的加速度大小为:( )
A．0 B．g C．g D．g
2、A、B两小球的质量分别为m和2m，图（a）所示中，A、B
用轻质弹簧相连，并用细绳悬挂起来；图（b）所示中，A、B用轻质弹
簧悬挂起来。在用火将细线烧断的瞬间，A、B的加速度：
A．图（a）中 a
A = g a
B
= g B．图（a）中 a
A
= 3g a
B
=
C．图（b）中 a
A = 2g a
B
= 2g D．图（b）中 a
A
= 2g a
B
=
g
3、如图所示，一根弹簧一端固定在左侧竖直墙上，另一端连着A小球，
同时水平细线一端连着A球，另一端固定在右侧竖直墙上，弹簧与竖直方向的夹角是60°，A、B两小球分别连在另一根竖直弹簧两端。开始时A、B两球
都静止不动，A、B两小球的质量相等，重力加速度为g，若不计弹
簧质量，在水平细线被剪断瞬间，A、B两球的加速度分别为( )
A．a
A ＝a
B
＝g B．a
A
＝2g，a
B
＝0
C．a
A ＝3g，a
B
＝0 D．a
A
＝23g，a
B
＝0
4、如图，A、B、C三个小球的质量均为m，A、B之间用一根没有弹
性的轻绳连在一起，B、C之间用轻弹簧拴接，用细线悬挂在天花板
上，整个系统静止，现将A上面的细线剪断，使A的上端失去拉力，
则在剪断细线瞬间，A、B、C的加速度的大小分别为( )
A．1.5g、1.5g、0 B．g、2g、0
C．g、g、g D．g、g、0
5、如图所示，竖直放置在水平面上的轻弹簧上放着质量为2kg的物体A，处
于静止状态．若将一个质量为3kg的物体B竖直向下轻放在A上，则放在A
上的一瞬间B对A的压力大小为（g取10m/s2）（）
A．30N B．0 C．15N D．12N
6、如图，A、B两球质量相等，光滑斜面的倾角为θ。图
甲中A、B两球用轻弹簧相连，图乙中A、B两球用轻杆相
连。系统静止时，挡板C与斜面垂直，弹簧、轻杆均与斜
面平行。在突然撤去挡板的瞬间（）
A.两图中两球加速度均为gsinθ
B.两图中A球的
加速度均为零
C.图甲中B球的加速度是为2gsinθ
D.图乙中B球的加速度为零
7、如图所示，一个小球从竖直立在地面上的轻弹簧正上方某处自由下落，从小球与弹簧开始接触直到弹簧被压缩到最短的过程中，小球的速度和加速度的变化情况是（）A．加速度和速度均越来越小，它们的方向均向下
B．加速度先变小后变大，方向先向下后向上；速度越来越小，方向一直向下
C．加速度先变小后变大，方向先向下后向上；速度先变大后又变小，方向一直向下D．加速度越来越小，方向一直向下；速度先变大后变小，方向一直向下
8、如图甲所示，劲度系数为k的轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，一质量为m 的小球，从离弹簧上端高h处自由下落，接触弹簧后继续向下运动。若以小球开始下落的位置为原点，沿竖直向下建立一坐标轴ox，小球的速度v随时间t变化的图象如图乙所示。其中OA段为直线，切于A点的曲线AB和BC都是平滑的曲线，则关于A、B、C三点对应的x坐标及加速度大小，下列说法正确的是( )
A.,
B.,
C.,
D.,
9、如图所示，ad、bd、cd是竖直平面内三根固定的光滑细杆，
a、b、c、d位于同一圆周上，a点为圆周的最高点，d点为最
低点，每根杆上都套着一个小滑环（图中未画出），三个滑环
依次从d点以不同的速率分别沿着ba、db、dc向上滑，三个圆环均恰好
到达细杆的另一端，然后又都沿杆返回d 点，用t
1、t
2
、t
3
，依次表示各
环往返运动的总时间，则下说法正确的是（）
A.t
1 2 3 B.t 1 >t 2 >t 3 C.t 3 >t 1 >t 2 D.t 1 =t 2 =t 3 10、如图所示，AB和CD是两条光滑斜槽，它们各自的两端分别位于半径为R和r的两个相切的竖直圆上，并且斜槽都通过切点P，有一个小球由静止分别从A滑到B和从C滑到D，所用的时间分别为t 1 和 t 2，则t 1 和t 2 之比为（） A．1：1 B．1：2 C．3：1 D．1：3 12345678910 高一物理第（十四）次作业卷时间：2017年 11月主备人：管红雷班级：学生姓名：任课教师： 1．如图所示，质量不等的木块A和B的质量分别为m 1和m 2 ，置于光滑的水平面上．当水 平力F作用于左端A上，两物体一起做匀加速运动时，A、B间作用力大小为F 1 .当水平力 F作用于右端B上，两物体一起做匀加速运动时，A、B间作用力大小为F 2 ，则（）A．在两次作用过程中，物体的加速度的大小相等 B．在两次作用过程中， C．在两次作用过程中， D．在两次作用过程中， 2．质量分别为m和2m的物块、B用轻弹 簧相连，设两物块与接触面间的动摩擦因数都 相同．当用水平力F作用于B上且两物块在粗 糙的水平面上，共同向右加速运动时，弹簧的伸长量为x 1 ，如图甲所示；当用同样大小的力F 竖直共同加速提升两物块时，弹簧的伸长量为x 2，如图乙所示；当用同样大小的力F 沿固定斜面向上拉两物块使之共同加速运动时，弹簧的伸长量为x 3，如图丙所示，则x 1：x 2：x 3等于（ ） A ．1：1：1 B ．1：2：3 C ．1：2：1 D ．无法确定 3．如图所示．不计绳的质量以及绳与滑轮的摩擦，物块A 的质量为M ，水平面光滑，当在绳的B 端挂一质量为m 的物体时，A 的加速度a 1，当在B 端施以F=mg 的竖直向下的拉力作用时，A 的加速度为a 2，则a 1、a 2的大小关系（ ） A ．a 1=a 2 B ．a 1＞a 2 C ．a 1＜a 2 D ．无法确定 4．如图所示，放在固定斜面上的物块以加速度α沿斜面匀加速下滑，若在物块上再施加一竖直向下的恒力F ，则（ ） A 物块可能匀速下滑 B ．物块仍以加速度α匀加速下滑 C ．物块将以小于α的加速度匀加速下滑 D ．物块将以大于α的加速度匀加速下滑 5．一斜劈静止于粗糙的水平地面上，在其斜面上放一滑块m ，若给m 一向下的初速度v 0，则m 正好保持匀速下滑。如图所示，现在m 下滑的过程中再加一个作用力，则以下说法正确的是( ) A ．加一竖直向下的力F 1，则m 将保持匀速运动，M 对地有水平向右的静摩擦力的作用 B ．加一沿斜面向下的力F 2，则m 将做加速运动，M 对地有水平向左的静摩擦力的作用 C ．加一水平向右的力F 3，则m 将做减速运动，在m 停止前M 对地有向右的静摩擦力 D ．无论加什么方向的力，在m 停止前M 对地都无静摩擦力的作用 6．一斜面放在水平地面上，倾角为为θ=45°，一个质量为m=0.2kg 的小球用细绳吊在斜面顶端，如图所示．斜面静止时，球紧靠在斜面上，绳与斜面平行，不计斜面与水平面的摩擦．下列说法中正确的是（ ） A ．当斜面以向左的加速度a=5m/s 2运动时，斜面对小球的弹力为零 B ．斜面向右的加速度超过a=10m/s 2时，球与斜面脱离 C ．无论斜面做什么运动，绳子拉力的竖直分力一定等于球的重力 D ．无论斜面做什么运动，绳子拉力与斜面弹力的合力一定竖直向上 7．如图所示，水平地面上有一车厢，车厢内固定的平台通过相同的弹 簧把相同的物块A 、B 压在竖直侧壁和水平的顶板上，已知A 、B 与接触面间的动摩擦因数均为μ，车厢静止时，两弹簧长度相同，A 恰好不下滑，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g 。现使车厢沿水平方向加速运动，为保证A 、B 仍相对车厢静止，则( ) A ．速度可能向左，加速度可大于(1＋μ)g B ．加速度一定向右，不能超过(1－μ)g C ．加速度一定向左，不能超过μg D ．加速度一定向左，不能超过(1－μ)g 8．如图所示，在光滑水平面上有一静止小车，小车质量为m ＝5 kg，小车上静止放置一质量为m＝1 kg的木块，木块和小车间的动摩擦因数为μ＝ 0.2，用水平恒力F拉动小车，下列关于木块的加速度a 1和小车的加速度a 2 ，可能正确的 有( ) A．a 1＝2 m/s2，a 2 ＝1 m/s2 B．a 1 ＝1 m/s2，a 2 ＝2 m/s2 2222 12345678 劈置于光滑水平面上，求： （1）劈的加速度至少多大时小球对劈无压力？加速度方向如何？ （2）劈以加速度a 1 = g/3水平向左加速运动时，绳的拉力多大？ （3）当劈以加速度a 3 = 2g向左运动时，绳的拉力多大？ 2.如图所示，质量为m的球置于斜面上，被一个固定在斜面上的竖直挡板挡住而处于静止状态。现用一个水平力F拉斜面体，使球和斜面体在水平面上一起做加速度为a 的匀加速直线运动，若忽略一切摩擦，与球静止时相比( ) A．竖直挡板对球的弹力不一定增大 B．斜面对球的弹力保持不变 C．斜面和挡板对球的弹力的合力等于ma D．若加速度足够大，斜面对球的弹力可能为零 3．如图所示，在倾角为30°的光滑斜面上，一质量为2m的小车在沿斜面向下的外力F作用下下滑，在小车下滑的过程中，小车支架上连接着小球(质量为m)的轻绳恰好水平。则外力F的大小为( ) A．2mg B.5mg C．6mg D．4.5mg 8．[2016·赣州十二县联考]如图甲所示，粗糙斜面与水平面的夹角为30°，质量为0.3 kg的小物块静止在A点。现有一沿斜面向上的恒定推力F作用在小物块上，作用一段时间后撤去推力F，小物块能达到的最高位置为C点，小物块从A到C的v-t图象如图乙所示。g取10 m/s2，则下列说法正确的是( ) A．小物块到C点后将沿斜面下滑 B．小物块加速时的加速度是减速时加速度的1 3 C．小物块与斜面间的动摩擦因数为 3 2 D．推力F的大小为6 N 答案B 解析撤去推力F后，物块做匀减速直线运动，由v-t图象求得小物块在加速和减 速两个过程中的加速度大小分别为a1＝10 3 m/s2，a2＝10 m/s2，在匀减速直线运动过程中， 由牛顿第二定律可知mg sin30°＋μmg cos30°＝ma2，μ＝ 3 3 ，选项B正确，C错误；由 此判断mg sin30°＝F fm＝μmg cos30°，因此小物块到达C点后将静止在斜面上，选项A 错误；在匀加速阶段F－mg sin30°－μmg cos30°＝ma1，F＝4 N，选项D错误。 10．[2017·安徽合肥五中月考]如图甲所示，倾角为θ的足够长的传送带以恒定的 速率v0沿逆时针方向运行。t＝0时，将质量m＝1 kg的物体(可视为质点)轻放在传送带 上，物体相对地面的v-t图象如图乙所示。设沿传送带向下为正方向，取重力加速度g ＝10 m/s2。则( ) A．传送带的速率v0＝10 m/s B．传送带的倾角θ＝30° C．物体与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.5 D．0～2.0 s内物体在传送带上留下的痕迹为6 m 答案AC 解析由v-t图知，传送带速度大小v0＝10 m/s，a1＝10 m/s2，a2＝2 m/s2，由牛顿 第二定律得： mg sinθ＋μmg cosθ＝ma ，mg sinθ－μmg cosθ＝ma2， 1 联立得θ＝37°，μ＝0.5，故B错误，A、C正确。 0～1 s内传送带位移x1＝v0t1＝10 m，小物块位移x2＝5 m，在传送带上的相对位移 Δx1＝x1－x2＝5 m，相对传送带向上，1～2 s内传送带位移x3＝v0t2＝10 m，小物块位移x ＝11 m，故相对位移Δx2＝x4－x3＝1 m，相对传送带向下，故痕迹为5 m，故D错误。4 12．[2016·青岛联考]如图甲所示，质量为M＝2 kg的木板静止在水平面上，可视 为质点的物块(质量设为m)从木板的左侧沿木板表面水平冲上木板。物块和木板的速度— 时间图象如图乙所示，g＝10 m/s2，结合图象，下列说法正确的是( ) A ．可求得物块在前2 s 内的位移x ＝5 m B ．可求得物块与木板间的动摩擦因数μ＝0.1 C ．可求得物块的质量m ＝2 kg D ．可求得木板的长度L ＝2 m 答案 AC 解析 物块在前2 s 内的位移x ＝? ???? 4＋22×1＋2×1 m ＝5 m ，A 正确；由运动学图象知，两物体加速度大小相同，设为a ，则有μmg ＝ma ＝Ma ，则m ＝M ＝2 kg ，C 正确；由图象求得a ＝2 m/s 2，则μg ＝2，μ＝0.2，B 错误；由于物块与木板达到共同速度时不清楚二者的相对位置关系，故无法求出木板的长度，D 错误。 5．[2017·牡丹江一中检测]如图所示，质量为M 的斜劈形物体放在水平地面上，质量为m 的粗糙物块以某一初速度沿劈的粗糙斜面向上滑，至速度为零后又加速返回，而物体M 始终保持静止，则在物块m 上、下滑动的整个过程中( ) A ．地面对物体M 的摩擦力大小相同 B ．地面对物体M 的支持力总小于(M ＋m )g C ．地面对物体M 的摩擦力先向右后向左 D ．地面对物体M 的摩擦力先向左后向右 答案 B 弹簧问题 轻弹簧是不考虑弹簧本身的质量和重力的弹簧，是一个理想模型，可充分拉伸与压缩。 无论轻弹簧处于受力平衡还是加速状态，弹簧两端受力等大反向。合力恒等于零。 弹簧读数始终等于任意一端的弹力大小。 弹簧弹力是由弹簧形变产生，弹力大小与方向时刻与当时形变对应。一般应从弹簧的形变分析入手，先确定弹簧原长位置，现长位置，找出形变量x与物体空间位置变化的几何关系，分析形变所对应的弹力大小、方向，以此来分析计算物体运动状态的可能变化。 性质1、轻弹簧在力的作用下无论是平衡状态还是加速运动状态，各个部分受到的力大小是相同的。 其伸长量等于弹簧任意位置受到的力和劲度系数的比值。 性质2、两端与物体相连的轻质弹簧上的弹力不能在瞬间突变——弹簧缓变特性； 有一端不与物体相连的轻弹簧上的弹力能够在瞬间变化为零。 性质3、弹簧的形变有拉伸和压缩两种情形，拉伸和压缩形变对应弹力的方向相反。 分析弹力时，在未明确形变的具体情况时，要考虑到弹力的两个可能的方向。 弹簧问题的题目类型 1、求弹簧弹力的大小、形变量（有无弹力或弹簧秤示数） 2、求与弹簧相连接的物体的瞬时加速度 3、在弹力作用下物体运动情况分析（往往涉及到多过程，判断v S a F变化） 4、有弹簧相关的临界问题和极值问题 除此之外，高中物理还包括和弹簧相关的动量和能量以及简谐振动的问题 1、弹簧问题受力分析 受力分析对象是弹簧连接的物体，而不是弹簧本身 找出弹簧系统的初末状态，列出弹簧连接的物体的受力方程。（灵活运用整体法隔离法）； 通过弹簧形变量的变化来确定物体位置。（高度，水平位置）的变化 弹簧长度的改变，取决于初末状态改变。（压缩——拉伸变化） 参考点，F=kx 指的是相对于自然长度（原长）的改变量，不一定是相对于之前状态的长度改变量。 抓住弹簧处于受力平衡还是加速状态，弹簧两端受力等大反向。合力恒等于零的特点求解。 注：如果a相同，先整体后隔离。 隔离法求内力，优先对受力少的物体进行隔离分析。 2、瞬时性问题 题型：改变外部条件（突然剪断绳子，撤去支撑物） 针对不同类型的物体的弹力特点（突变还是不突变），对物体做受力分析 3、动态过程分析 三点分析法（接触点，平衡点，最大形变点） 竖直型： 水平型：明确有无推力，有无摩擦力。物体是否系在弹簧上。 小结：弹簧作用下的变加速运动， 速度增减不能只看弹力，而是看合外力。（比较合外力方向和速度方向判断） 加速度等于零常常是出现速度极值的临界点。速度等于零往往加速度达到最大值。 高考物理专题分析及复习建议： 轻绳、轻杆、弹簧模型专题复习 ， 吊着重为180N的物体，不计摩 例2：如图所示，三根长度均为l 的轻绳分别连接于C 、D 两点，A 、B 两端被悬挂在水平天花板上，相距2l .现在C 点上悬挂一个质量为m 的重物，为使CD 绳保持水平，在D 点上可施加力的最小值为 （ ） A. mg B. 33mg C. 21mg D. 4 1 mg 变式训练1．段不可伸长的细绳OA 、OB 、OC 能承受的最大拉力相同，它们共同悬挂一重物，如图4-7所示，其中OB 是水平的，A 端、B 端固定.若逐渐增加C 端所挂物体的质量，则最先断的绳（ ） A ．必定是OA B.必定是OB C ．必定是OC D.可能是OB ，也可能是OC 变式训练2．如图所示，物体的质量为2kg ．两根轻细绳AB 和AC 的一端连接于竖直墙上，另一端系于物体上，当AB 、AC 均伸直时，AB 、AC 的夹角60θ=，在物体上另施加一个方向也与水平线成60θ=的拉力F ，若要使绳都能伸直，求拉力F 的大小范围． 变式训练3.如图所示，电灯悬挂于两壁之间，更换水平绳OA 使连结点A 向上移动而保持O 点的位置不变，则A 点向上移动时 A ．绳OA 的拉力逐渐增大 B ．绳OA 的拉力逐渐减小 C ．绳OA 的拉力先增大后减小 D ．绳OA 的拉力先减小后增大 变式训练4.一轻绳跨过两个等高的定滑轮不计大小和摩擦，两端分别挂上质量为m 1 = 4Kg 和m 2 = 2Kg 的物体，如图所示。在滑轮之间的一段绳上悬挂物体m ，为使三个物体不可能保持平衡，求m 的取值范围。 弹簧类模型中的最值问题 在高考复习中，常常遇到有关“弹簧类”问题，由于弹簧总是与其他物体直接或间接地联系在一起，弹簧与其“关联物”之间总存在着力、运动状态、动量、能量方面的联系，因此学生普遍感到困难，本文就此类问题作一归类分析。一、最大、最小拉力问题 例1. 一个劲度系数为k ＝600N/m 的轻弹簧，两端分别连接着质量均为m ＝15kg 的物体A 、B ，将它们竖直静止地放在水平地面上，如图1所示，现加一竖直向上的外力F 在物体A 上，使物体A 开始向上做匀加速运动，经，B 物体刚离开地面（设整个加速过程弹簧都处于弹性限度内，且g ＝10m/s 2）。求此过程中所加外力的最大和最小值。 图1 解析：开始时弹簧弹力恰等于A 的重力，弹簧压缩量?l mg k m ==025.，末B 物体刚要离开地面，此时弹簧弹力恰等于B 的重力，??l l m '.==025，故对A 物体有212 2?l at =，代入数据得a m s =42/。刚开始时F 为最小且F ma N N min ===15460×，B 物体刚要离开地面时，F 为最大且有 F mg mg ma max --=，解得F mg ma N max =+=2360。 二、最大高度问题 例2. 如图2所示，质量为m 的钢板与直立弹簧的上端连接，弹簧下端固定在地面上，平衡时弹簧的压缩量为x 0。一物体从钢板正上方距离为30x 的A 处自由下落打在钢板上，并立即与钢板一起向下运动，但不粘连，它们到达最低点后又向上运动，已知物块质量也为m 时，它们恰能回到O 点，若物体质量为2m 仍从A 处自由下落，则物块与钢板回到O 点时还有向上的速度，求物块向上运动到达的最高点与O 点的距离。 、 弹簧类系列问题 [P3.] 复习精要 轻弹簧是一种理想化的物理模型，以轻质弹簧为载体，设置复杂的物理情景，考查力的概念，物体的平衡，牛顿定律的应用及能的转化与守恒，是高考命题的重点，此类命题几乎每年高考卷面均有所见,，引起足够重视. (一)弹簧类问题的分类 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。 2、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△f=k?△x来求解。 3、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。 4、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。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。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。 [P5.] (二)弹簧问题的处理办法 1.弹簧的弹力是一种由形变而决定大小和方向的力.当题目中出现弹簧时，要注意弹力的大小与方向时刻要与当时的形变相对应.在题目中一般应从弹簧的形变分析入手，先确定弹簧原长位置，现长位置，找出形变量x与物体空间位置变化的几何关系，分析形变所对应的弹力大小、方向，以此来分析计算物体运动状态的可能变化. 2.因弹簧（尤其是软质弹簧）其形变发生改变过程需要一段时间，在瞬间内形变量可以认为不变.因此，在分析瞬时变化时，可以认为弹力大小不变，即弹簧的弹力不突变. 3.在求弹簧的弹力做功时，因该变力为线性变化，可以先求平均力，再用功的定义进行计算，也可据动能定理和功能关系：能量转化和守恒定律求解.同时要注意弹力做功的特点： 高中物理弹簧专题总结弹簧涉及的力学问题通常是动态的，常与能量、电场、简谐振动相结合，综合性强、能力要求高，且与日常生活联系密切，近几年来成为高考的热点。下面从几个角度分析弹簧的考查。 一弹簧中牛顿定律的考查与弹簧相连的物体运动时通常会引起弹力及合力发生变化，给物体的受力分析带来一定难度，这类问题关键是挖掘隐含条件，结合牛顿第二定律的瞬时性来分析。 例1 如图1 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 固定于杆上，小球处于静止状态。设拔去销钉M 瞬间，小球加速度的大小为12m/s2，若不拔去销钉M 而拔去销钉N 瞬间，小球的加速度可能是（g 取10m/s2）（BC ）A、22 m/s2，竖直向上B、22 m/s2，竖直向下 C、2 m/s2，竖直向上 D、2 m/s2，竖直向下 解析：开始小球处于平衡状态所受的合力为零，拔去销钉M 瞬间小球受的合力与上面弹簧弹力大小相等方向相反。若此时加速度方向向上，则上面弹簧弹力F= m × 12, 方向向下。若拔去销钉N 瞬间则小球受到本身的重力和F，故加速度a=22m/s2，方向竖直向下; 反之则为C。 图2 图1 练习1如图 2 所示，质量为m 的物体A，放置在质量为连，它们一起在光滑的水平面上做简谐运动，振动过程中的物体 B 上，B与轻质弹簧相 A、B 之间无相对运动，设弹簧的劲 度系数为k，当物体离开平衡位置的位移为x时，A、B 间的摩擦力的大小等于（ mm kx D 、kx M M m A 、0 B、kx C、D、 练习2如图3所示，托盘 A 托着质量为m的重物B， 弹簧的上端悬于O 点，开始时弹簧竖直且为原长。今让托盘 速直线运动，其加速度为a（a 高中物理弹簧专题 在我们的日常生活中，弹簧形态各异，处处都在为我们服务。常见的弹簧是螺旋形的，叫螺旋弹簧。做力学实验用的弹簧秤、扩胸器的弹簧等都是螺旋弹簧。螺旋弹簧有长有短，有粗有细：扩胸器的弹簧就比弹簧秤的粗且长；在抽屉锁里，弹簧又短又细，约几毫米长；有一种用来紧固螺母的弹簧垫圈，只有一圈，在紧固螺丝螺母时都离不开它。螺旋弹簧在拉伸或压缩时都要产生反抗外力作用的弹力，而且在弹性限度内，形变越大，产生的弹力也越大；一旦外力消失，形变也消失。有的弹簧制成片形的或板形的，叫簧片或板簧。在口琴、手风琴里有铜制的发声簧片，在许多电器开关中也有铜制的簧片，在玩具或钟表里的发条是钢制的板簧，在载重汽车车厢下方也有钢制的板簧。它们在弯曲时会产生恢复原来形状的倾向，弯曲得越厉害，这种倾向越强。有的弹簧像蚊香那样盘绕，例如，实验室的电学测量仪表（电流计、电压计）内，机械钟表中都安装了这种弹簧。这种弹簧在被扭转时也会产生恢复原来形状的倾向，叫做扭簧。 形形色色的弹簧在不同场合下发挥着不同的功能： 1. 测量功能 我们知道，在弹性限度内，弹簧的伸长（或压缩）跟外力成正比。利用弹簧这一性质可制成弹簧秤。 2. 紧压功能 观察各种电器开关会发现，开关的两个触头中，必然有一个触头装有弹簧，以保证两个触头紧密接触，使导通良好。如果接触不良，接触处的电阻变大，电流通过时产生的热量变大，严重的还会使接触处的金属熔化。卡口灯头的两个金属柱都装有弹簧也是为了接触良好；至于螺口灯头的中心金属片以及所有插座的接插金属片都是簧片，其功能都是使双方紧密接触，以保证导通良好。在盒式磁带中，有一块用磷青铜制成的簧片，利用它弯曲形变时产生的弹力使磁头与磁带密切接触。在钉书机中有一个长螺旋弹簧它的作用一方面是顶紧钉书钉，另一方面是当最前面的钉被推出后，可以将后面的钉送到最前面以备钉书时推出，这样， 高中物理中“轻绳”、“轻杆”和“轻弹簧” 的问题分析 中学阶段常涉及到“轻绳”、“轻杆”和“轻弹簧”模型，这三种模型都是由各种实际情况中的绳、杆和弹簧抽象出来的理想化物理模型。但它们的成因和特性并不完全相同，由此导致这类模型在实际应用中有很多同学混淆出错，下面对这三种模型的特点及区别应用作一些简单的讨论和分析。 一、三个模型的正确理解 1. 轻绳模型 轻绳也称细线，它的质量可忽略不计；轻绳是软的；同时它的劲度系数非常大，可认为在受外力作用时它的形变极微小，看作不可伸长；其弹力的主要特征是：①不能承受压力，不能产生侧向力，只能产生沿绳收缩方向的拉力。②内部张力大小处处相等，且与运动状态无关。③轻绳的弹力大小可发生突变。 2. 轻杆模型 轻杆的质量可忽略不计，轻杆是硬的，它的劲度系数非常大，可认为在受外力作用时形变极微小，看作不可伸长或压缩；其弹力的主要特征是：①轻杆既可产生压力、也可产生拉力，且能产生侧向力（力的方向不一定沿着杆的方向）；②轻杆各处受力大小相等，且与运动状态无关；③轻杆的弹力可发生突变。 3. 轻弹簧模型 轻弹簧的质量可忽略不计，可以被压缩或拉伸。其弹力的主要特征是：①轻弹簧能产生沿弹簧轴线伸缩方向的压力或拉力；②轻弹簧各处受力大小相等，且与弹簧形变的方向相反；③轻弹簧产生的弹力是连续变化的，不能发生突变，只能渐变（除弹簧被剪断外）；④在弹性限度内，弹力的大小与弹簧的形变量成正比，即F＝kx，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的伸长量或缩短量。 二、三种模型的主要区别及应用 下面结合例题分析它们的区别及应用： 1. 轻绳对物体只能产生沿绳收缩方向的拉力，而轻杆对物体的弹力不一定沿杆的方向。 【例1】如图1所示，轻绳一端系着质量为m的小球，另一端系在固定于小车上一直杆AB的上端；试求当小车以a的加速度水平向左匀加速度直线运动，轻绳对小球作用力的大小和方向？ 解析：如图2所示，小球受两个力作用：重力mg和绳对小球弹力T。因为细绳只能被拉伸，则绳的弹力只能是沿绳方向的拉力，设绳与竖直方向的夹角为α。 则有 可见轻绳对小球的作用力大小随着加速度ａ的改变而改变，但它的方向一定是在绳子的方向上。 一、“轻弹簧”类问题 在中学阶段，凡涉及的弹簧都不考虑其质量，称之为“轻弹簧”，是一种常见的理想化物理模型.由于“轻弹簧”质量不计，选取任意小段弹簧，其两端所受张力一定平衡，否则，这小段弹簧的加速度会无限大.故轻弹簧中各部分间的张力处处相等，均等于弹簧两端的受力.弹簧一端受力为F ，另一端受力一定也为F ,若是弹簧秤，则弹簧秤示数为F . 【例1】如图3-7-1所示，一个弹簧秤放在光滑的水平面上，外壳质量m 不能忽略，弹簧及挂钩质量不计，施加弹簧上水平方向的力1F 和称外壳上的力2F ，且12F F >，则弹簧秤沿水平方向的加速度为 ，弹簧秤的读数为 . 【解析】 以整个弹簧秤为研究对象，利用牛顿运动定律得： 12F F ma -=，即1 2 F F a m -= 仅以轻质弹簧为研究对象，则弹簧两端的受力都1F ，所以弹簧秤的读数为1F . 说明:2F 作用在弹簧秤外壳上，并没有作用在弹簧左端，弹簧左端的受力是由外壳内侧提供的. 【答案】1 2 F F a m -= 1F 二、质量不可忽略的弹簧 【例2】如图3-7-2所示，一质量为M 、长为L 的均质弹簧平放在光滑的水平面,在弹簧右端施加一水平力F 使弹簧向右做加速运动.试分析弹簧上各部分的受力情况. 【解析】 弹簧在水平力作用下向右加速运动，据牛顿第二定律得其加速度F a M =,取 弹簧左部任意长度x 为研究对象，设其质量为m 得弹簧上的弹力为： 【答案】x x T F L = 三、弹簧的弹力不能突变(弹簧弹力瞬时)问题 弹簧(尤其是软质弹簧)弹力与弹簧的形变量有关，由于弹簧两端一般与物体连接，因弹簧形变过程需要一段时间，其长度变化不能在瞬间完成，因此弹簧的弹力不能在瞬间发生突变. 即可以认为弹力大小和方向不变，与弹簧相比较，轻绳和轻杆的弹力可以突变. 【例3】如图3-7-3所示，木块A 与B 用轻弹簧相连，竖直放在木块 C 上，三者静置于地面，A B C 、、的质量之比是1:2:3.设所有接 触面都光滑，当沿水平方向迅速抽出木块C 的瞬时，木块A 和B 的加速度分别是A a = 与B a = 【解析】由题意可设A B C 、、的质量分别为23m m m 、、，以木块A 为 研究对象，抽出木块C 前，木块A 受到重力和弹力一对平衡力，抽出木块C 的瞬时，木块A 受到重力和弹力的大小和方向均不变，故木块A 的瞬时加速度为0.以木块A B 、为研究对象，由平衡条件可知，木块C 对木块B 的作用力3CB F mg =. 以木块B 为研究对象，木块B 受到重力、弹力和CB F 三力平衡，抽出木块C 的瞬时， 图 图 3-7-1 图 3-7-3 弹簧问题的应用 1.如图所示,弹簧的劲度系数为k，小球的重力为G，平衡时球在A位置。现在用力F将小球向下拉长x至B位置，则此时弹簧的弹力为（） A.kx B.kx+G C.G-kx D 以上都不对 2.如图所示，两根弹簧原长20cm，劲度系数k=20N/m，小球质量为0.1kg，若不计弹簧的质量和小球的大小，球悬点O到小球之间的距离？（g取10N/kg） 3.如图所示，a、b、c为三个物体，M、N为两个轻质弹簧，R为跨过光滑定滑轮的轻绳，它们连接如图所示并处于平衡状态（）。 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 4.如图所示，A、B两物体的重力分别是G A=3N，G B=4N，A有悬绳挂在天花板上， B放在水平面上，A、B之间的轻弹簧的弹力F=2N，则绳中张力F T和B对地面的 压力FN的可能值分别为（） A．7N和0 B.5N和2N C.1N和6N D.2N和5N 5.如图所示，劲度系数为k2的轻质弹簧，竖直放在桌面上，上面压一质量为m 的物块，劲度系数为k1的轻质弹簧竖直地放在物块上面，其下端与物块上表面 连接在一起，现想使物块在静止时，下面弹簧承受物重的2/3,应将上面弹簧的上端A竖直向上提高多大的距离？ 6.如图所示，两木块的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和 k2，上面的木块压在上面的弹簧上（但不栓接），整个系统处于平衡状态，现缓 慢地向上提上面的木块，直到它刚离开上面的弹簧，求这个过程中下面木块移动的距离。 7.如图所示，劲度系数为k1的轻质弹簧分别于质量为m1、m2的物体1、2连接。 劲度系数为k2的轻质弹簧的上端与物块2连接，下端压在桌面上（不连接）。整 个系统处于静止状态，现使力将物块1缓慢地竖直上提，直到下面的那个弹簧的下端刚好脱离桌面，求中此过程物块1上升的高度。 弹簧类问题专题 1、如图所示，a、b、c为三个物块，M，N为两个轻质弹簧，R为跨过光滑定滑轮的轻绳，它们连接如图所示并处于静止状态( ) 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 2、图中a、b为两带正电的小球，带电量都是q，质量分别为M和m；用一绝缘弹簧联结，弹簧的自然长度很小，可忽略不计，达到平衡时，弹簧的长度为d0。现把一匀强电场作用于两小球，场强的方向由a指向b，在两小球的加速度相等的时刻，弹簧的长度为d，则( ) A．若M = m，则d = d0 B．若M＞m，则d＞d0 C．若M＜m，则d＜d0 D．d = d0，与M、m无关 3、如图所示，A、B质量均为m，叠放在轻质弹簧上，当对A施加一竖直向下的力，大小为F，将弹簧压缩一段，而且突然撤去力F的瞬间，关于A的加速度及A、B间的相互作用力的下述说法正确的是( ) A 、加速度为0，作用力为mg 。 B 、加速度为m F 2，作用力 为 2F mg + C 、加速度为F/m ，作用力为mg+F D 、加速度为m F 2，作用力为2mg F + 4、如图所示，一根轻弹簧上端固定，下端挂一质量为m1的箱子，箱中有一质量为m2的物体．当箱静止时，弹簧伸长了L1，向下拉箱使弹簧再伸长了L2时放手，设弹簧处在弹性限度内，则放手瞬间箱对物体的 支持力为：( ) A. g m L L 21 2 )1(+ B..g m m L L ))(1(2112++ C. g m L L 21 2 D. g m m L L )(211 2 + 5、如图所示，在一粗糙水平面上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2，中间用一原长为L 、劲度系数为k 的轻弹簧连接起来，木块与地面间的滑动摩擦因数为μ。现用一水平力向右拉木块2，当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是( ) A ． g m k L 1μ + B ． g m m k L )(21++ μ C ． g m k L 2μ + D ． g m m m m k L )( 212 1++ μ － v 甲 高 中物理弹簧类问题专题练习 1.图中a 、b 为两带正电的小球，带电量都是q ，质量分别为M 和m ；用一绝缘弹簧联结，弹簧的自然长度很小，可忽略不计，达到平衡时，弹簧的长度为d 0。现把一匀强电场作用于两小球，场强的方向由a 指向b ，在两小球的加速度相等的时刻，弹簧的长度为d 。（ ） A ．若M = m ，则d = d 0 B ．若M ＞m ，则d ＞d 0 C ．若M ＜m ，则d ＜d 0 D ．d = d 0，与M 、m 无关 2. 如图a 所示，水平面上质量相等的两木块A 、B 态.现用一竖直向上的力F 拉动木块A ，使木块A 向上做匀加速直线运动，如图b 所示.研究从力F 刚作用在木块A 的瞬间到木块B 刚离开地面的瞬 间这个过程，并且选定这个过程中木块A 列图象中可以表示力F 和木块A 的位移x 之间关系的是（ 3.如图甲所示，一轻弹簧的两端分别与质量为m 1和m 2的两物块相连接，并且静止在光滑的水平面上.现使m 1瞬时获得水平向右的速度3m/s ，以此刻为时间零点，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示，从图象信息可得( ) A ．在t 1、t 3时刻两物块达到共同速度1m/s 且弹簧都是处于压缩状态 B ．从t 3到t 4时刻弹簧由伸长状态逐渐恢复原长 C ．两物体的质量之比为m 1∶m 2 = 1∶2 D ．在t 2时刻两物体的动量之比为P 1∶P 2 =1∶2 4．如图所示，绝缘弹簧的下端固定在斜面底端，弹簧与斜面平行，带电小球Q （可视为质点）固定在光滑绝缘斜面上的M 点，且在通过弹簧中心的直线ab 上。现把与Q 大小相同，带电性也相同的小球P ，从直线ab 上的N 点由静止释放，在小球P 与弹簧接触到速度变为零的过程中（ ） A.小球P 的速度是先增大后减小 B.小球P 和弹簧的机械能守恒，且P 速度最大时 所受弹力与库仑力的合力最大 C.小球P 的动能、重力势能、电势能与弹簧的弹 性势能的总和不变 D.小球P 合力的冲量为零 A B C D 高中物理弹簧模型问题 一、物理模型：轻弹簧是不计自身质量，能产生沿轴线的拉伸或压缩形变，故产生向内或向外的弹力。 二、模型力学特征：轻弹簧既可以发生拉伸形变，又可发生压缩形变，其弹力方向一定沿弹簧方向，弹簧两端弹力的大小相等，方向相反。 三、弹簧物理问题： 1．弹簧平衡问题：抓住弹簧形变量、运动和力、促平衡、列方程。 2．弹簧模型应用牛顿第二定律的解题技巧问题： （1） 弹簧长度改变，弹力发生变化问题：要从牛顿第二定律入手先分析加速度，从而 分析物体运动规律。而物体的运动又导致弹力的变化，变化的规律又会影响新的运动，由此画出弹簧的几个特殊状态（原长、平衡位置、最大长度）尤其重要。 （2） 弹簧长度不变，弹力不变问题：当物体除受弹簧本身的弹力外，还受到其它外力 时，当弹簧长度不发生变化时，弹簧的弹力是不变的，出就是形变量不变，抓住这一状态分析物体的另外问题。 （3） 弹簧中的临界问题：当弹簧的长度发生改变导致弹力发生变化的过程中，往往会 出现临界问题：如“两物体分离”、“离开地面”、“恰好”、“刚好”……这类问题找出隐含条件是求解本类题型的关键。 3．弹簧双振子问题： 它的构造是：一根弹簧两端各连接一个小球（物体），这样的装置称为“弹簧双振子”。本模型它涉及到力和运动、动量和能量等问题。本问题对过程分析尤为重要。 1．弹簧称水平放置、牵连物体弹簧示数确定 【例1】物块1、2放在光滑水平面上用轻弹簧相连，如图1所示。今对物块1、2分别施以相反的水平力F1、F2，且F1>F2，则： A ． 弹簧秤示数不可能为F1 B ． 若撤去F1，则物体1的加速度一定减小 C ． 若撤去F2，弹簧称的示数一定增大 D ． 若撤去F2，弹簧称的示数一定减小 即正确答案为A 、D 【点评】对于轻弹簧处于加速状态时要运用整体和隔离分析，再用牛顿第二定律列方程推出表达式进行比较讨论得出答案。若是平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等。主要看能使弹簧发生形变的力就能分析出弹簧的弹力。 2．绳子与弹簧瞬间力的变化、确定物体加速度 【例2】四个质量均为m 的小球，分别用三根绳子和一根轻弹簧相连，处于平衡状态，如图所示。现突然迅速剪断1A 、1B ，让小球下落。在剪断轻绳的瞬间，设小球1、2、3、4的加速度分别用a1 a2 a3 a4表示，则： （ ） A ．a1=0，a2=2g ，a3=0，a4=2g B 。a1=g ， a2=g ，a3=2g ，a4=0 C ．a1=0，a2=g ，a3=g ，a4=g D 。a1=g ，a2=g ，a3=g ，a4=g 弹簧问题归类 一、“轻弹簧”类问题 在中学阶段，凡涉及的弹簧都不考虑其质量，称之为“轻弹簧”，是一种常见的理想化物理模型.由于“轻弹簧”质量不计，选取任意小段弹簧，其两端所受张力一定平衡，否则，这小段弹簧的加速度会无限大.故轻弹簧中各部分间的张力处处相等，均等于弹簧两端的受力.弹簧一端受力为F ，另一端受力一定也为F ,若是弹簧秤，则弹簧秤示数为F . 【例1】如图3-7-1所示，一个弹簧秤放在光滑的水平面上，外壳质量m 不能忽略，弹簧及挂钩质量不计，施加弹簧上水平方向的力1F 和称外壳上的力2F ，且12F F >，则弹簧秤沿水平方向的加速度为 ，弹簧秤的读数为 . 【解析】 以整个弹簧秤为研究对象，利用牛顿运动定律得： 12F F ma -=，即12 F F a m -= ,仅以轻质弹簧为研究对象，则弹簧两端的受力都1F ，所以弹簧秤的读数为1F .说明:2F 作用在弹簧秤外壳上，并没有作用在弹簧左端，弹簧左端的受力是由外壳内侧提供的.【答案】12 F F a m -= 1F 二、质量不可忽略的弹簧 【例2】如图3-7-2所示，一质量为M 、长为L 的均质弹簧平放在光滑的水平面,在弹簧右端施加一水平力F 使弹簧向右做加速运动.试分析弹簧上各部分的受力情况. 【解析】 弹簧在水平力作用下向右加速运动，据牛顿第二定律得其加速度F a M =, 取弹簧左部任意长度x 为研究对象，设其质量为m 得弹簧上的弹力为：,x x F x T ma M F L M L ===【答案】x x T F L = 三、弹簧的弹力不能突变(弹簧弹力瞬时)问题 弹簧(尤其是软质弹簧)弹力与弹簧的形变量有关，由于弹簧两端一般与物体连接，因弹簧形变过程需要一段时间，其长度变化不能在瞬间完成，因此弹簧的弹力不能在瞬间发生突变. 即可以认为弹力大小和方向不变，与弹簧相比较，轻绳和轻杆的弹力可以突变. 【例3】如图3-7-3所示，木块A 与B 用轻弹簧相连，竖直放在木块C 上，三者静置于地面，A B C 、、的质量之比是1:2:3.设所有接触面都光滑，当沿水平方向迅速抽出木块C 的瞬时，木块A 和B 的加速度分别是A a = 与B a = 【解析】由题意可设A B C 、、的质量分别为23m m m 、、， 以木块A 为研究对象，抽出木块C 前，木块A 受到重力和弹力一对平衡力，抽出木块C 的瞬时，木块A 受到重力和弹力的大小和方向均不变，故 木块A 的瞬时加速度为0.以木块A B 、为研究对象，由平衡条件可知，木块C 对木块B 的作用力 3CB F mg =.以木块B 为研究对象，木块B 受到重力、弹力和CB F 三力平衡，抽出木块C 的瞬时，木块B 受到重力和弹力的大小和方向均不变，CB F 瞬时变为0，故木块B 的瞬时合外力为3mg ,竖直向下，瞬时加速度为1.5g . 【答案】0 ,1.5g. 说明：区别于不可伸长的轻质绳中张力瞬间可以突变. 【例4】如图3-7-4所示，质量为m 的小球用水平弹簧连接，并用倾角为0 30的光滑木板AB 托住，使小球恰好处于静止状态.当AB 突然向下撤离的瞬间，小球的加速度为 ( ) A.0 B.大小为23 3 g ，方向竖直向下 C.大小为 233g ，方向垂直于木板向下 D. 大小为23 3 g , 方向水平向右 【解析】 末撤离木板前，小球受重力G 、弹簧拉力F 、木板支持力N F 作用而平衡，如图3-7-5所 示，有cos N mg F θ = .撤离木板的瞬间，重力G 和弹力F 保持不变(弹簧弹力不能突变)，而木板支持力N F 立即消失,小球所受 G 和F 的合力大小等于撤之前的N F (三力平衡)，方向与N F 相反，故加速度方向 为垂直木板向下，大小为23 cos 3 N F g a g m θ= == 【答案】 C. 四、弹簧长度的变化问题 设劲度系数为k 的弹簧受到的压力为1F -时压缩量为1x -，弹簧受到的拉力为2F 时伸长量为2x ，此时的“-”号表示弹簧被压缩.若弹簧受力由压力1F -变为拉力2F ，弹簧长度将由压缩量1x -变为伸长量2x ，长度增加量为12x x +.由胡克定律有: 11()F k x -=-,22F kx =.则:2121()()F F kx kx --=--,即F k x ?=? 说明:弹簧受力的变化与弹簧长度的变化也同样遵循胡克定律，此时x ? 表示的物理意义是弹簧长度的改变量，并 图 3-7-4 图 3-7-5 图 3-7-2 图 3-7-1 图 3-7-3 高中物理弹簧专题典型例题 例如图3－5，木块B与水平桌面间的接触是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短。现将子弹、木块和弹簧合在一起作研究对象，则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩到最短的过程 中 [ ] A．动量守恒，机械能守恒 B．动量不守恒，机械能不守恒 C．动量守恒，机械能不守恒 D．动量不守恒，机械能守恒 【错解】以子弹、木块和弹簧为研究对象。因为系统处在光滑水平桌面上，所以系统水平方向不受外力，系统水平方向动量守恒。又因系统只有弹力做功，系统机械能守恒。故A正确。 【错解原因】错解原因有两个一是思维定势，一见光滑面就认为不受外力。二是规律适用条件不清。 【分析解答】以子弹、弹簧、木块为研究对象，分析受力。在水平方向，弹簧被压缩是因为受到外力，所以系统水平方向动量不守恒。由于子弹射入木块过程，发生巨烈的摩擦，有摩擦力做功，系统机械能减少，也不守恒，故B正确。 例质量为m的钢板与直立轻弹簧的上端连接，弹簧下端固定在地上。平衡时，弹簧的压缩量为x ，如图3-15所示。物块从钢板正对距离为3X0的A处自 由落下，打在钢板上并立刻与钢板一起向下运动，但不粘连，它们到达最低点后 又向上运动。已知物体质量也为m时，它们恰能回到O点，若物块质量为2m，仍从A处自由落下，则物块与钢板回到O点时，还具有向上的速度，求物块向上运动到最高点与O点的距离。 【错解】物块m从A处自由落下，则机械能守恒 设钢板初位置重力势能为0，则 向下运动，然后返回O点，此时速度为0，运动过之后物块与钢板一起以v 程中因为只有重力和弹簧弹力做功，故机械能守恒。 ，与钢板一起向下2m的物块仍从A处落下到钢板初位置应有相同的速度v 运动又返回机械能也守恒。返回到O点速度不为零，设为V则： 因为m物块与2m物块在与钢板接触时，弹性势能之比 有关弹簧的题目在高考中几乎年年出现，由于弹簧弹力是变力，学生往往对弹力大小和方向的变化过程缺乏清晰的认识，不能建立与之相关的物理模型并进行分类，导致解题思路不清、效率低下、错误率较高.在具体实际问题中，由于弹簧特性使得与其相连物体所组成系统的运动状态具有很强的综合性和隐蔽性，加之弹簧在伸缩过程中涉及力和加速度、功和能、冲量和动量等多个物理概念和规律，所以弹簧试题也就成为高考中的重、难、热点， 一、“轻弹簧”类问题 在中学阶段，凡涉及的弹簧都不考虑其质量，称之为“轻弹簧”，是一种常见的理想化物理模型.由于“轻弹簧”质量不计，选取任意小段弹簧，其两端所受张力一定平衡，否则，这小段弹簧的加速度会无限大.故轻弹簧中各部分间的张力处处相等，均等于弹簧两端的受力.弹簧一端受力为F ，另一端受力一定也为F ,若是弹簧秤，则弹簧秤示数为F . 【例1】如图3-7-1所示，一个弹簧秤放在光滑的水平面上，外壳质量m 不能忽略，弹簧及挂钩质量不计，施加弹簧上水平方向的力1F 和称外壳上的力2F ，且12F F >，则弹簧秤沿水平方向的加速度为 ，弹簧秤的读数为 . 【解析】 以整个弹簧秤为研究对象，利用牛顿运动定律得： 12F F ma -=，即12 F F a m -= 仅以轻质弹簧为研究对象，则弹簧两端的受力都1F ，所以弹簧秤的读数为1F . 说明:2F 作用在弹簧秤外壳上，并没有作用在弹簧左端，弹簧左端的受力是由外壳内侧提供的. 【答案】12 F F a m -= 1F 二、质量不可忽略的弹簧 【例2】如图3-7-2所示，一质量为M 、长为L 的均质弹簧平放在光滑的水平面,在弹簧右端施加一水平力F 使弹簧向右做加速运动.试分析弹簧上各部分的受力情况. 【解析】 弹簧在水平力作用下向右加速运动，据牛顿第二定律得其加速度F a M =,取弹簧左部任意长度x 为研究对象，设其质量为m 得弹簧上的弹力为： x x F x T ma M F L M L == = 【答案】x x T F L = 三、弹簧的弹力不能突变(弹簧弹力瞬时)问题 弹簧(尤其是软质弹簧)弹力与弹簧的形变量有关，由于弹簧两端一般与物体连接，因弹簧形变过程需要一段时间，其长度变化不能在瞬间完成，因此弹簧的弹力不能在瞬间发生突变. 即可以认为弹力大小和方向不变，与弹簧相比较，轻绳和轻杆的弹力可以突变. 【例3】如图3-7-3所示，木块A 与B 用轻弹簧相连，竖直放在木块C 上，三者静置于地面，A B C 、、的质量之比是1:2:3.设所有接触面都光滑，当沿水平 方向迅速抽出木块C 的瞬时，木块A 和B 的加速度分别是A a = 与B a = 【解析】由题意可设A B C 、、的质量分别为23m m m 、、，以木块A 为研究对象，抽出木块C 前，木块A 受到重力和弹力一对平衡力，抽出木块C 的瞬时，木块A 受到重力和弹力的大小和方向均不变，故木块A 的瞬时加速度为0.以木块 A B 、为研究对象，由平衡条件可知，木块C 对木块B 的作用力3CB F mg =. 以木块B 为研究对象，木块B 受到重力、弹力和CB F 三力平衡，抽出木块C 的瞬时，木块B 受到重力和弹力的大小和方向均不变，CB F 瞬时变为0，故木块C 的瞬时合外力为3mg ,竖直向下，瞬时加速度为1.5g . 【答案】0 图 3-7-2 图 3-7-1 图 3-7-3 高中物理中的弹簧问题归类剖析 高一物理竞赛——弹簧专题 一、弹力公式的应用 例１、如图所示，两个弹簧的质量不计，劲度系数分别为k 1、k 2，它们的一端固定在质量为m 的物体上，另一端分别固定在P 、Q 点，当物体平衡时，上面的弹簧k 2处于原长，若要把物体的质量换成2 m （它的厚度不变，且均在弹簧的弹性限度内），再次平衡时，物体比第一次平衡时下降的距离x 为（ ） （A ）mg ／(k 1+k 2) （B ）k 1k 2 m g / (k 1+k 2) （C ）2 m g / (k 1+k 2) (D)2 k 1 k 2 m g / (k 1+k 2)。 二、瞬时加速度问题 例2、如图所示，竖直光滑杆上套有一小球和两弹簧，两弹簧的一端与小球相连，另一端则分别用销钉M 、N 固定于杆上，小球处于静止状态。设拔去销钉M 的瞬间， 12m/s 2 ，若不拔去销钉M 而拔去销钉N 练习1、如图所示，两根质量可忽略的轻弹簧静止系住一小球，弹簧处于竖直状态，若只撤去 弹簧a ，撤去的瞬间小球的加速度大小为2.5米／秒2，若只撤去弹簧b ，则撤去瞬间小球的加速度可能为（ ） （A ）7.5米／秒2，方向竖直向上，（B ）7.5米／秒2，方向竖直向下， （C ）12.5米／秒2，方向竖直向上，（D ）12.5米／秒2，方向竖直向下。 练习2、如图所示, 在升降机内用细线悬挂质量相同的两个小球1和2, 接. 现升降机正以加速度g 匀加速竖直上升, 两小球与轻弹簧组成的系统稳 定后忽然细线断了, 这时球1和球2的加速度a 1 、a 2分别为（g 为重力加 速度）（ ） A. a 1 = g , a 2 = g B. a 1 = 2g , a 2 = 0 C. a 1 = 2g , a 2 = g D. a 1 = 3g , a 2 = g 练习3、如图所示，A 、B 、C 三物的质量相等，A 、 B 之间用弹簧连接，开始时，系统静止，剪断悬绳的瞬间，A 的加速度a A = ， C 的加速度 a c ＝ 。 三、临界分离问题 例3、（96年全国高考题）如图所示，劲度系数为k 1的轻质弹簧两端分别与质量为m 1 、m 2 的 物块1、2拴接，劲度系数为k 2的轻质弹簧上端与物块2，整个系统处于平衡状态。现施力将物块1缓慢地竖直上提，在此过程中物块2的重力势能增加了多少？物块1 例4、水平放置的轻弹簧，劲度系数为k ，其一端固定，另一端系一质量为m 的滑块A ，A 旁有一质量相同的滑块B ，如图所示，两滑块与桌面间皆无磨擦，若外力作用在B 上使A 、B 一起推进，弹簧由原长缩短了d ，然后撤消外力，则B 离开A 时（ ） （A ）速度为d k ／2m ， （B ）速度为d k ／m ， （C ）速度为d ／2 k ， （D ）条件不足，无法判断速度。 练习4、如图所示，物体A 、B 的质量分别为2 kg 和4 kg ，位于粗糙的水平桌面上，A 、B 与桌面间的动摩擦因数均为0.1，劲度系数为200 N / m 的弹簧一端固定于竖直墙上，另一端固定在A 物体上，弹簧原长为20 cm ，用水平力F 推B ，平衡时弹簧长度为16 cm ，如果此时把F 改为一水平向右的拉力F ’＝3 N ，则B 运动＿＿＿＿＿cm 后A 、B 开始分离。 四、能量结合 例5、如图所示，质量为m 的物块从A 处自由下落，在B 处竖直放在地面上的轻质弹簧上端相触后一起向下运动，若AB 间高度差为h ，弹簧L 足够长，劲度系数为k 动能最大值为＿＿＿＿＿＿，弹簧的弹性势能最大值为＿＿＿＿＿＿。 例6．（2005年理综卷24题）如图所示，质量为m 1的物体A 经一轻质弹簧与下方地面上的质量为m 2的物体B 相连，弹簧的劲度系数为k ，A 、B 都处于静止状态。一条不可伸长的轻绳绕 过轻滑轮，一端连物体A ，另一端连一轻挂钩。开始时各段绳都处于伸直状态，A 上方的一段绳沿竖直方向。现在挂钩上挂一质量为m 3的物体C 并从静止状态释放，已知它恰好能使B 离开地面但 不继续上升。若将C 换成另一质量为（m 1+ m 3）的物体D ，仍从上述初始位置由静止状态释放，则这次B 刚离地时D 的速度的大小是多少？已知重力加速度为g 。 M N g A h A B 探究弹簧弹力大小与伸长量关系 （基础+提升） 打卡物理：让优秀成为习惯 【好题精选】 1．（2020·陕西高陵高一月考）某同学利用如图（a）装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验。 （1）他通过实验得到如图（b）所示的弹力大小F弹簧长度x的关系图线。由此图线可得该弹簧的原长x0=______cm，劲度系数k=______N/m。 （2）他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤，当弹簧秤上的示数如图（c）所示时，读数为______N。 2．（2020·大庆铁人中学高一月考）为了探究弹力和弹簧伸长的关系，某同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图所示图像。 (1)从图像上看，该同学没能完全按照实验要求做，从而使图像上端成为曲线，图像上端成为曲线是因为____________________________________。 (2)这两根弹簧的劲度系数分别为________ N/m和________N/m（结果保留三位有效数 字）；若要制作一个精确程度较高的弹簧测力计，应选弹簧________（选填“甲”或“乙”）。 3．（2020·常州市第一中学高一月考）在探究弹簧弹力大小与伸长量关系的实验中，第一组同学设计了如图1所示的实验装置。在弹簧两端各系一轻细的绳套，利用一个绳套将弹簧悬挂在铁架台上，另一端的绳套用来悬挂钩码。先测出不挂钩码时弹簧的长度，再将钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出钩码静止时相应的弹簧总长度L，再算出弹簧伸长的长度x，并将数据填在下面的表格中。 ①在图2所示的坐标纸上已经描出了其中5次测量的弹簧弹力大小F与弹簧伸长的长度 —图线________。x对应的数据点，请把第4次测量的数据对应点描绘出来，并作出F x —图线可知，下列说法正确的是___________。（选填选项前的字母）①根据①所得的F x A．弹簧弹力大小与弹簧的总长度成正比 B．弹簧弹力大小与弹簧伸长的长度成正比 － v 甲 高中物理弹簧类问题专题练习 1.图中a 、b 为两带正电的小球，带电量都是q ，质量分别为M 和m ；用一绝缘弹簧联结，弹簧的自然长度很小，可忽略不计，达到平衡时，弹簧的长度为d 0。现把一匀强电场作用于两小球，场强的方向由a 指向b ，在两小球的加速度相等的时刻，弹簧的长度为d 。（ ） A ．若M = m ，则d = d 0 B ．若M ＞m ，则d ＞d 0 C ．若M ＜m ，则d ＜d 0 D ．d = d 0，与M 、m 无关 2. 如图a 所示，水平面上质量相等的两木块A 、B 用一轻弹簧相连接，整个系统处于平衡状态.现用一竖直向上的力F 拉动木块A ，使木块A 向上做匀加速直线运动，如图b 所示.研究从力F 刚作用在木块A 的瞬间到木块B 刚离开地面的瞬 间这个过程，并且选定这个过程中木块A 列图象中可以表示力F 和木块A 的位移x 之间关系的是（ 3.如图甲所示，一轻弹簧的两端分别与质量为m 1和m 2的两物块相连接，并且静止在光滑的水平面上.现使m 1瞬时获得水平向右的速度3m/s ，以此刻为时间零点，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示，从图象信息可得( ) A ．在t 1、t 3时刻两物块达到共同速度1m/s 且弹簧都是处于压缩状态 B ．从t 3到t 4时刻弹簧由伸长状态逐渐恢复原长 C ．两物体的质量之比为m 1∶m 2 = 1∶2 D ．在t 2时刻两物体的动量之比为P 1∶P 2 =1∶2 4．如图所示，绝缘弹簧的下端固定在斜面底端，弹簧与斜面平行，带电小球Q （可视为质 点）固定在光滑绝缘斜面上的M 点，且在通过弹簧中心的直线ab 上。现把与Q 大小相同，带电性也相同的小球P ，从直线ab 上的N 点由静止释放，在小球P 与弹簧接触到速度变为零的过程中（ ） A.小球P 的速度是先增大后减小 B.小球P 和弹簧的机械能守恒，且P 速度最大时 所受弹力与库仑力的合力最大 C.小球P 的动能、重力势能、电势能与弹簧的弹 性势能的总和不变 D.小球P 合力的冲量为零 5、如图所示，A 、B 两木块叠放在竖直轻弹簧上，如图所示，已知木块A 、B 质量分别为0.42 kg 和0.40 kg ，弹簧的劲度系数k =100 N/m ，若在木块A 上作用一个竖直向上的力F ，使A 由静止开始以0.5 m/s 2的加速度竖直向上做匀加速运动（g =10 m/s 2）. A B C D b(word完整版)高中物理弹簧问题
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