专题07 弹簧问题-2020年高考物理核心探秘

专题七、弹簧问题 问题分析 弹簧问题是以轻质弹簧为载体，与具体实际问题相结合，考查运动学、动力学、能量守恒、动量守恒、振动问题、功能关系、物体的平衡等相关问题。有关弹簧的知识，是高考考查的重点，同时也是高考的难点，几乎每年的高考都会考查该内容，所以备考时要引起足够的重视． 轻弹簧是一种理想化的物理元件，分析问题时不需要考虑弹簧本身的质量和重力．处理弹簧透视时，需要掌握以下知识点： 1．弹簧弹力的计算 弹簧弹力的大小可以由胡克定律来计算，即弹簧发生形变时，在弹性限度内，弹力的大小与弹簧伸长（或缩短）的长度成正比，数学表达式为，其中是一个比例系数，叫弹簧的劲度系数．弹簧的弹力不是一个恒定的力，而是一个变力，其大小随着弹簧形变量的变化而变化，同时还与弹簧的劲度系数有关。 2．弹簧弹力的特点 (1)弹簧弹力的大小与弹簧的形变量有关，当弹簧的劲度系数保持不变时，弹簧的形变量，弹簧的形变量发生变化，弹簧的弹力相应地发生变化；形变量不变，弹力也力也就保持不变，由于弹簧的形变不能发生突变，故弹簧的弹力也不能瞬间发生变化，这与绳子的受力情况不同． (2)当轻弹簧受到外力的作用时，无论弹簧是处于平衡状态还是处于加速运动状态，弹簧各个部分所受的力的大小是相同的． (3)弹簧弹力的方向与弹簧的形变有关，在拉伸和压缩两种情况下，弹力的方向相反．在分析弹簧弹力的方向时，一定要全面考虑，如果题目没有说明是哪种形变，那么就需要考虑两种情况． (4)根据胡克定律可知，弹力的大小与形变量成正比，方向与形变的方向相反，可以将胡克定律的表达式写成，即弹簧弹力是一个线性回复力，故在弹力的作用下，物体会做简谐运动． 3．弹性势能与弹力的功 弹簧能够存储弹性势能，其大小为，在高中阶段不需要掌握该公式，但要知道形变量越大，弹性势能就越大，在形变量相同的情况下，弹性势能是相等的；一般情况下，通常利用能量守恒定律来求弹簧的弹性势能，由于弹簧弹力是一个变力，弹力的功就是变力的功，可以用平均力来求功，即，也可以通过功能关系和能量守恒定律来求解． 4．常见的弹簧类问题 (l)弹簧的平衡与非平衡问题； (2)弹簧的瞬时性问题； (3)弹簧的碰撞问题； (4)弹簧的简谐运动问题； (5)弹簧的功能关系问题； (6)弹簧的临界问题； (7)弹簧的极值问题； (8)弹簧的