专题05 轻弹簧弹力作用下的变速运动问题-高中物理模型分解突破微专题之弹簧模型

5.轻弹簧弹力作用下的变速运动问题 一 知能掌握 1.注意受力和运动过程分析。弹簧的弹力是一种由形变而决定大小和方向的力.当题目中出现弹簧时，要注意弹力的大小与方向时刻要与当时的形变相对应.轻弹簧连着的物体，因为弹力的变化，合力往往也会发生变化，加速度随之发生变化，所以轻弹簧连着的物体往往会做变加速运动。解决这类问题，关键是对过程进行精细分析。在题目中一般应从弹簧的形变分析入手，先确定弹簧原长位置，现长位置，找出形变量x与物体空间位置变化的几何关系，分析形变所对应的弹力大小、方向，的变化情况，注意合力大小及方向变化，注意速度与合力方向是相同还是相反，用画情景图、运动图像（v—t、a—t图）帮助分析，抓住变化中的合力为零或速度为零的转折点、拐点这些特殊状态。 2.掌握简谐运动的特点和规律。轻弹簧一端固定，另一端系一个小球，便组成一个弹簧振子。无论此装置水平放置还是竖直放置，在忽略摩擦阻力和空气阻力的情况下，弹簧振子的振动都是简谐运动。与轻弹簧相联系的物体的运动大都是简谐运动，解决这类问题最好的方法就是运用简谐运动的基本规律和结论去分析问题解决问题。 简谐运动的规律和结论：简谐运动是变加速运动，物体靠近平衡位置时速度增大加速度减小；远离平衡位置时速度减小，加速度增大；弹簧振子做简谐运动过程中机械能守恒。水平放置的弹簧振子的总机械能E等于弹簧的弹性势能Ep和振子的动能Ek之和，还等于通过平衡位置时振子的动能（即最大动能），或等于振子位于最大位移处时弹簧的弹性势能（即最大势能），即E=Ep+Ek=Epm=Ekm。 简谐运动的特点之一就是对称性。振动过程中，振子在离平衡位置距离相等的对称点，所受回复力大小、位移大小、速度大小、加速度大小、振子动能等都是相同的。描写运动的各个物理量具有对称性和周期性。 3.无论是一半的变速运动还是简谐运动，为了使问题分析更加准确和快捷，画好运动过程中一些运动情景图是非常必要的，因为分析物理过程的关键常常需要分析其中的特殊状态，所以画好运动情景图特别是特殊状态的运动情景图可以帮助我们轻松解决弹簧类问题。 二 探索提升 题型一 变速运动过程分析 【典例1】在光滑水平面上有一物块受水平恒力F的作用而运动，在其正前方固定一个足够长的轻质弹簧，如图1所示，当物块与弹簧接触并将弹簧压至最短的过程中，下列说法正确的是( ) 图1 A．物块接触弹簧