“弹簧模型”类问题,种类繁多,具有较强的综合性,弹簧在伸缩过程中涉及力和加速度、功和能、冲量和动量等多个概念和规律,能够考查学生对相关物理知识的掌握以及考验各方面的综合能力,所以成为高考中的重、难、热点。
“弹簧模型”之能量问题,由于弹簧弹力是变力,学生往往对其变化缺乏清晰认识,对弹力做功和能量变化感到抽象,导致解题思路不清,得分率很低。
今天我们通过典型例题的解析,简化解题思路,整理方法,使这种“难题”变为简单题,轻松将这类问题得以解决。
考查知识:胡克定律、牛顿定律、功能关系、机械能守恒定律、能量守恒定律
弹簧的特点:
1、一般问题中弹簧是理想模型,不计质量。
2、弹簧弹力不能突变,需要形变量变化,时间积累。
3、物体的弹性势能的大小与伸长和压缩量有关,形变量越大,弹性势能越大。弹簧的伸长量与压缩量相同时,弹性势能相等。
4、弹力做功与弹性势能的关系:弹力做正功,弹性势能减小,其数值相等;反之相反。
典型例题:
解析:
总结:
1、这道题考查理解能力、分析综合能力、和运用数学知识处理物理问题的能力;涉及滑动摩擦力、牛顿第二定律、弹性势能、重力势能、能量守恒定律等;对于数学能力要求较高。
2、准确把握临界条件:
(1)“弹簧被压缩至最短时”,即弹性势能最大。
(2)“木箱恰好被弹回到轨道顶端”,即弹性势能全部转化为重力势能和克服摩擦力做功。
3、根据能量守恒定律列关系式求解。
弹力做功的常见方法:
1、因该变力为线性变化,可先求平均力,再用功的定义式进行计算。
2、利用F—x图线所围的面积求弹力做功。
3、用微元法计算每一小段位移做功,再累积求和。
4、根据动能定理、能量转化和守恒定律求解。
补充练习:
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