内容正文:
第3章
相互作用
第1讲 描述运动的基本概念
02 弹簧的两次受力问题
疑难点
第1讲 描述运动的基本概念
胡克定律
(1)内容:在弹性限度内,弹簧发生弹性形变时,弹力F的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。
(2)公式:F=kx,其中k叫作弹簧的劲度系数,单位是牛顿每米,符号是N/m;x是弹簧的形变量,即弹簧的伸长
量(l-l0)或压缩量(l0-l)。
(3)F-x图线是一条过原点的倾斜直线,如图所示,直线的斜率表示弹簧的劲度系数k。
第1讲 描述运动的基本概念
易错警示 同一根弹簧上的弹力大小相等,弹簧一边有力的作用时,另一边也会有力的作用。如图所
示,悬挂重物的重力为G,弹簧测力计如图放置时,A、B的示数大小均为G。
第1讲 描述运动的基本概念
情况1:弹簧两次都拉伸或都压缩
结论:弹簧两次都拉伸或都压缩时,弹簧一端移动的距离公式为Δx= 。
情况2:弹簧一次压缩一次拉伸
第1讲 描述运动的基本概念
结论:弹簧一次压缩一次拉伸时,弹簧一端移动的距离公式为Δx= 。
勘破疑难
解决弹簧的两次受力问题,关键是要根据平衡条件确定初、末状态弹簧的伸长量或压缩量,进而确定与
弹簧相连的物体的移动距离。
第1讲 描述运动的基本概念
典例 如图所示,木块1、2的质量分别为m1和m2,轻质弹簧A、B的劲度系数分别为k1、k2,木块1
压在上面的弹簧A上(但不拴接),整个系统处于平衡状态❶。现缓慢向上提木块1,直到它刚要离
开弹簧A❷。上述过程中木块1和木块2移动的距离分别为多大?(重力加速度为g)
关键点拨 根据题意,画出初、末状态的示意图如图所示:
(1)木块2移动的距离h2即弹簧B的形变量的变化量。
(2)木块1移动的距离h1等于弹簧A的形变量的变化量(即木块1
相对木块2移动的距离)与弹簧B的形变量的变化量之和。
第1讲 描述运动的基本概念
解析 解法一:初状态时弹簧B的弹力F2=(m1+m2)g
末状态时弹簧B的弹力F2'=m2g
从初状态到末状态,弹簧B的弹力变化量大小ΔF2=F2-F2'=m1g
则弹簧B的形变量的变化量Δx2= =
木块2移动的距离h2=Δx2=
同理,从初状态到末状态,弹簧A的弹力变化量大小ΔF1=m1g
弹簧A的形变量的变化量Δx1= =
木块1相对木块2移动的距离即弹簧A的形变量的变化量,再结合木块2移动的距离,可得木块1移动的距
离h1=Δx1+Δx2= m1g
第1讲 描述运动的基本概念
解法二:初始状态:弹簧A的压缩量x1=
弹簧B的压缩量x2=
末状态:弹簧A恢复原长,弹簧B的弹力F2'=m2g
则弹簧B的压缩量x2'=
所以木块2向上移动的距离h2=x2-x2'=
木块1向上移动的距离为h1=x1+h2= m1g
答案 m1g
第1讲 描述运动的基本概念
信息解读
❶初始状态两弹簧均处于压缩状态,弹簧A的压缩量x1= ,弹簧B的压缩量x2= 。
❷整个过程中系统一直处于平衡状态,木块1离开弹簧A的瞬间,弹簧A恢复原长。
点拨 对于弹簧B,由于弹簧初末状态均为压缩状态,则根据公式 =kΔx,有(m1+m2)g-m2g=k2Δx2,解得
木块2上升的距离Δx2= = 。
第1讲 描述运动的基本概念
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