10 弹簧连接体的六种情景-2020年1月刊高一物理《中学生数理化》

煌方片中学生数理化 弹眚连接体的六种情景 河南省洛阳市第二中学王春旺 弹簧和连接体都是高中物理中的重要模系,解答时需要注意静摩擦力的大小与压力 型,求解连接体问题一般需要采用隔离法和无关,与相对运动趋势的方向相反 整体法分析受力情况,求弹簧的弹力需要运 二、竖直面上弹簧连接体平衡情景 用胡克定律进行定量计算。根据对近几年高 情景解读:可能是竖直面上一端用轻绳 考试题和各地模拟试题的研究发现,弹簧连悬挂的通过轻弹簧连接的几个物体;也可能 接体问题主要可以分为以下六种情景 是竖直面上两端用轻绳悬挂的通过轻弹簣连 水平面上弹簧连接体平衡情景 接的几个物体;也可能是竖直面上一端用轻 情景解读:可能是粗糙水平面上通过轻绳悬挂的通过轻弹簧连接的几个物体,另 弹簧相连接的两个物体,轻弹簧可能伸长或端作用一个水平力;也可能是竖直面上用轻 压缩;也可能是粗糙水平面上通过轻弹簧直杆悬挂的通过轻弹簧连接的几个物体;还可 线连接的三个及三个以上的物体,轻弹簧可能是通过轻弹簧连接的两个物体,其中一个 能伸长或压缩;也可能是粗糙水平面上通过物体在水平面,另一个物体在力的作用下悬 轻弹簧相连接成菱形的四个物体,轻弹簧可空等。 能伸长或压缩;还可能是粗糙水平面上通过 如图2所示,两 轻弹簧相连接的两个物体,其中一个物体上个中间有孔的质量均为M 作用一个水平力等 的小球A、B用一轻弹簧相 例1如图1所 连,套在一水平光滑横杆 示,在粗糙水平面上放 上。两个小球下面分别连 图2 置A、B、C、D四个小 一轻弹簧。两轻弹簧下端 物块,各小物块之间由 系在同一质量为m的小球C 已知三根 四根完全相同的轻弹 轻弹簧的劲度系数都为k,三根轻弹簧刚好 簧相互连接,正好组成 构成一等边三角形。则() 一个菱形,∠BAD= A.水平横杆对小球A、B的支持力均为 120°,整个系统保持静止状态。已知物块AMg+mg 受到的摩擦力大小为f,则物块D受到的摩 连接小球C的轻弹簧的弹力为 擦力大小为() 3 C.连接小球C的轻弹簧的伸长量为 B./③f C. f 已知物块A受到的摩擦力 D.套在水平光滑横杆上的轻弹簧的形 C解斧 3mg 大小为f,设每根弹簧的弹力为变量为3k ,则对物块A由平衡条件得2Fcos60° ,解得F=/:设物块B受到的摩擦力大小≌解 把三个小球和三根弹簧看 为f,则对物块D由平衡条件得2Fcos30° 成一个整体,进行受力分析,利 用对称性,由平衡条件可知,水平横杆对小球 f",解得f=/3F=/3f 答案:B A、B的支持力N=Mg+mg,选项A错 点评 水平面上弹簧连接体平误。对小球C进行受力分析,由平衡条件得 衡问题一般与静摩擦力相联2Fcos30°=mg,解得连接小球C的轻弹簧 中学生数理代寓用经魏率方法 对木板P一定有摩擦力,轻弹簧中一定有弹 的拉力一3,选项B错误。由胡克定 力。若题述中给出斜面上表面光滑的条件, 律得F1=kx,解得连接小球C的轻弹簧的伸则斜面对木板P没有摩擦力,轻弹簧中弹力 长量x1 选项C正确。对套在水平光 四、水平面上弹簧连接体加速运动情景 滑横杆上的一个小球(A或B)进行受力分析, 情景解读:可能是多个通过轻弹簧直线 水平轻弹簧对它的作用力F2=Fsin30° 连接的物体受到水平拉力的作用,也可能是 mg,由胡克定律得F2=kx2,解得水平轻多个通过轻弹簧直线连接的物体受到水平推 力的作用,也可能是三个通过轻弹簧相连接 弹簧的形变量x2=,选项D错误 成三角形的物体受到水平拉力的作用,还可 能是三个通过轻弹簧相连接成三角形的物体 答案:C 受到水平推力的作用等。 ①点 求解竖直面上弹簧连接 例4如图4所示,2019个质量均为n 体平衡问题时一般需要考虑 的小球通过完全相同的轻质弹簧(在弹性限 物体的重力。解答时需要注意轻弹簧的形变 度内)相连,在水平拉力F的作用下,一起沿 可能是压缩形变,也可能是伸长形变,且弹力 光滑水平面以加速度a向右做匀加速直线运 方向沿弹簧恢复原状的方向。 动。设小球1和2之间弹簧的弹力为F12, 三、倾斜面上弹簧连接体平衡情景 小球2和3之间弹簧的弹力为F2-3,小球 情景解读:可能是粗糙倾斜面上通过轻弹 2018和2019之间弹簧的弹力为F2018-2019, 簧连接的两个物体;也可能是光滑倾斜面上通 则下列结论中正确的是 过轻弹簧连接的两个物体,一端受到挡板的作 用力或一端受到拉力的作用;还可能是L型木 板上通过轻弹簧连接的一个物体等 例3L型木板P A.F1-2:F2-8:…:F208-209=1:2 (上表面光滑)放在固定斜 面上,轻质弹簧一端固定 B.从左到右每根弹簧的长度之比为1 在木板P上,另一端与置 于木板P上表面的滑块 Q相连,如图3所示。若 图3 C.如果突然撤去拉力F,