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关于弹簧的弹力变化问题

阅读量:239   发布时间:2019-12-24 10:40:13   作者:弹簧弹力厂家

前面我们已经讲解了定杆和动杆的弹力方向问题,没有预习的小伙伴请戳高中难点内容:关于定杆和动杆的弹力问题详细了解。


今天,我们就着重分析弹簧的弹力问题,找一找弹簧内心最真实的想法。


一、弹簧弹力的方向

弹簧在弹力的方向上和动杆类似,可拉、可压,弹力方向与弹簧形变方向相反。


二、弹簧弹力的大小

相比较杆和绳,弹簧弹力大小最特殊,特殊到居然可以由公式来计算弹簧的弹力!这个公式就是F=kx(①并不是说杆和绳不能用此公式计算,只是高中阶段认为杆和绳无形变,计算不涉及此公式;②此公式中的x指形变量。


所以,处理弹簧弹力大小的问题只需要找弹簧的形变量就可以了。


弹簧弹力的大小和方向都比较简单,我们着重讲解弹簧的第三个特点:


三、弹簧弹力变化问题

由(二)可知,当k一定时,弹簧弹力F与形变量x成正比。如图三,当外力刚撤去的那一瞬间,弹簧来不及收缩,弹簧的形变量来不及发生变化。


弹簧的形变量不变,所以弹簧的弹力大小不变。也就是说,当外力撤去的一瞬间,弹簧的弹力保持不变。


为了方便理解,我们来看两个例题。


处理此类问题,只需要抓住“撤去外力瞬间,弹簧弹力不变”。也就是说,撤去外力瞬间,受力分析中弹簧弹力不变,绳的拉力消失。再求解出物体受到的合力,即可求出小球的加速度。故:


对于1小球,合力大小为5mg,方向竖直向上;小球加速度大小为5g,方向竖直向上;


同理,2小球的加速度大小为2.5g,方向竖直向下;3小球的加速度大小为0。


例2:在动摩擦因数μ=0.2的水平面上有一质量为m=1kg的小球,小球的一端与水平轻绳相连,轻绳与竖直方向成θ=45°角,如图6所示。小球处于静止状态,且与水平面的弹力恰好为零,g=10m/s?,求剪断绳子后小球加速度的大小。


易错分析:根据以往的惯例我们会认为,剪断绳子后物理受向左的弹力和向下的重力,物体的加速度方向会向为左下方。而我们却忽略了当绳子拉力消失后,地面对小球的支持力和摩擦力会突然出现。


剪断绳子后,受力分析如图5中的(2)。拉力消失,支持力和摩擦力出现。对小球,有:


F弹-μmg=ma,解得a=8m/s?。


可以说,弹簧的内心是孤独的。它总是想守护者自己心中的那一份执着,然而现实却让它不得不改变。和杆及绳比起来,弹簧更大的特点在于弹簧的弹力不能突变。处理动态、变化类型的问题,最主要要找准题目中的“变”与“不变”。再结合牛顿第二定律,就可以求解出你想要的答案。


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