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2017高考物理彈簧模型知識點

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2017高考物理彈簧模型知識點

  目前,高三的同學(xué)已經(jīng)開始了高考復(fù)習(xí),在這一階段的復(fù)習(xí)當(dāng)中,我們要注重對基礎(chǔ)知識的掌握,牢固的基礎(chǔ)知識會為我們今后的深入復(fù)習(xí)打下基礎(chǔ)。以下是學(xué)習(xí)啦小編為您整理的關(guān)于2017高考物理彈簧模型知識點的相關(guān)資料,供您閱讀。

  2017高考物理彈簧模型知識點

  彈簧模型是以輕質(zhì)彈簧為載體,與具體實際問題相結(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)彈簧的知識,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.

  輕彈簧是一種理想化的物理模型,分析問題時不需要考慮彈簧本身的質(zhì)量和重力.處理彈簧模型時,需要掌握以下知識點:

  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(dá)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化而變化,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(dāng)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)生變化,彈簧的彈力相應(yīng)地發(fā)生變化;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)生變化,這與繩子的受力情況不同.

  (2)當(dāng)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),在拉伸和壓縮兩種情況下,彈力的方向相反.在分析彈簧彈力的方向時,一定要全面考慮,如果題目沒有說明是哪種形變,那么就需要考慮兩種情況.

  (4)根據(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(dá)式寫成F=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,在高中階段不需要掌握該公式,但要知道形變量越大,彈性勢能就越大,在形變量相同的情況下,彈性勢能是相等的;一般情況下,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

  (l)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

  (l)判斷彈簧與連接體的位置,分析物體的受力情況;

  (2)判斷彈簧原長的位置,現(xiàn)長的位置,以確定彈簧是哪種形變以及形變量的大小;

  (3)分析彈簧彈力的變化情況,彈簀彈力不能發(fā)生突變,以此來分析計算物體的運動狀態(tài);

  (4)根據(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,即彈簧形變的改變需要一定的時間,所以彈簧彈力在瞬間不能夠突變,這與繩模型是有區(qū)別的,不要混淆兩者的區(qū)別,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(jī)械能守恒、功能關(guān)系和能量轉(zhuǎn)化等.如果彈簧作為系統(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(jī)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(dāng)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)物體的速度一定相等,彈簧的彈性勢能最大;當(dāng)彈簧恢復(fù)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,使問題復(fù)雜化.這類問題一直是高考考查的重點,考生普遍感到棘手,主要是不會分析彈簧的狀態(tài)和變化過程,不能準(zhǔn)確地分析彈簧彈力和電場力做功的情況.處理這類問題的關(guān)鍵是弄清楚各力的做功關(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,需要根據(jù)題述背景,正確分析物理過程,靈活運用相關(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.一般情況下,運用功能關(guān)系可以降低題目的難度.一般解題步驟為:

  (l)結(jié)合題目的已知條件,分析物體的受力情況,明確物體的運動狀況;

  (2)分析物體的運動過程,確定相關(guān)力的做功情況,如有哪些力做功,哪些力不做功,哪些力做正功,哪些力做負(fù)功等;

  (3)判斷系統(tǒng)中各物體的功能關(guān)系,根據(jù)相關(guān)的物理規(guī)律列方程求解;

  (4)對所得到的結(jié)果進(jìn)行討論分析.

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