2017高考物理彈簧模型知識(shí)點(diǎn)
2017高考物理彈簧模型知識(shí)點(diǎn)
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(shí)的掌握，牢固的基礎(chǔ)知識(shí)會(huì)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(shí)點(diǎn)的相關(guān)資料，供您閱讀。
2017高考物理彈簧模型知識(shí)點(diǎn)
彈簧模型是以輕質(zhì)彈簧為載體，與具體實(shí)際問題相結(jié)合，考查運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、能量守恒、動(dòng)量守恒、振動(dòng)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(shí)，是高考考查的重點(diǎn)，同時(shí)也是高考的難點(diǎn)，幾乎每年的高考都會(huì)考查該內(nèi)容，所以備考時(shí)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(shí)不需要考慮彈簧本身的質(zhì)量和重力.處理彈簧模型時(shí)，需要掌握以下知識(shí)點(diǎn)：
1.彈簧彈力的計(jì)算
彈簧彈力的大小可以由胡克定律來計(jì)算，即彈簧發(fā)生形變時(shí)，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(gè)比例系數(shù)，叫彈簧的勁度系數(shù).彈簧的彈力不是一個(gè)恒定的力，而是一個(gè)變力，其大小隨著彈簧形變量的變化而變化，同時(shí)還與彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)。
2.彈簧彈力的特點(diǎn)
(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(shí)，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(shí)，無論彈簧是處于平衡狀態(tài)還是處于加速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，彈簧各個(gè)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(shí)，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(gè)線性回復(fù)力，故在彈力的作用下，物體會(huì)做簡諧運(yùn)動(dòng).
3.彈性勢能與彈力的功
彈簧能夠存儲(chǔ)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(gè)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(shí)性問題;
(3)彈簧的碰撞問題;
(4)彈簧的簡諧運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(jì)算物體的運(yùn)動(dòng)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(shí)，運(yùn)用平衡條件和胡克定律求解.
模型1 考查彈簧的瞬時(shí)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(shí)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(huì)出錯(cuò).
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(qiáng)的題目，一般綜合了動(dòng)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(gè)物體時(shí)，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(yùn)動(dòng)過程中，動(dòng)能與勢能相互轉(zhuǎn)化。當(dāng)彈簧兩端都有物體時(shí)，彈簧伸長到最長或壓縮到最短時(shí)，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(shí)，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(diǎn)，考生普遍感到棘手，主要是不會(huì)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(yùn)用相關(guān)規(guī)律，如運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律、動(dòng)力學(xué)規(guī)律、動(dòng)能定理、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律、能量守恒定律等.一般情況下，運(yùn)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(yùn)動(dòng)狀況;
(2)分析物體的運(yùn)動(dòng)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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