高中物理教學(xué)論文 “兩步法”處理彈簧問題

1、“兩步法”處理彈簧問題有關(guān)彈簧的題目在高考中幾乎年年出現(xiàn)，彈簧問題是高中物理問題中的一個(gè)難點(diǎn)，難就難在彈簧彈力是變力，會(huì)發(fā)生形變伸長或壓縮。學(xué)生往往對(duì)彈力大小和方向的變化過程缺乏清晰的認(rèn)識(shí)，不能建立與之相關(guān)的物理模型，學(xué)生很難找到彈簧的形變量，對(duì)解決彈簧問題思路不清、效率低下、錯(cuò)誤率較高。處理彈簧問題如果分“兩步走”思路清晰，可以更快速、更準(zhǔn)確、更簡單的解決彈簧問題。AK2K1何為“兩步走”？我們要對(duì)彈簧問題有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，彈簧問題一般分兩個(gè)過程，一個(gè)是彈簧發(fā)生變化前，一個(gè)是彈簧發(fā)生變化后，我們就對(duì)變化前列式，對(duì)變化后列式即可解決問題。第一步，彈簧發(fā)生變化前，由題目的已知條件判斷彈簧是伸長的

2、還是壓縮的，伸長的設(shè)伸長量，壓縮的設(shè)壓縮量，由胡克定律F = k x寫出彈簧的彈力。第二步，彈簧發(fā)生變化后，由題目的已知條件判斷彈簧是伸長的還是壓縮的，伸長的設(shè)伸長量，壓縮的設(shè)壓縮量，由胡克定律F = k x寫出彈簧的彈力。下面舉例說明：例1、如圖所示勁度系數(shù)為K1、2的兩根彈簧中間栓結(jié)了一個(gè)質(zhì)量為m的物體，K2與地間不拴結(jié)，今在A點(diǎn)加一向上的作用力使K2下端剛好離開地面，試求A點(diǎn)上升的距離。解析：第一步，彈簧發(fā)生變化前，由題目的已知條件判斷彈簧K1是處于原長，彈簧2處于壓縮，設(shè)壓縮量為X2， 則有： 此式為彈簧發(fā)生變化前的式子第二步，今在A點(diǎn)加一向上的作用力使K2下端剛好離開地面，彈簧發(fā)生變

3、化后K2彈簧是處于原長，1彈簧處于伸長，設(shè)伸長量為X1,則有： 此式為彈簧發(fā)生變化后的式子X1 和X2都參與了A點(diǎn)的上升，所以A點(diǎn)上升的距離： 。ABC例2、如圖所示，在傾角為的光滑斜面上有兩個(gè)用輕質(zhì)彈簧相連接的物塊A、B，它們的質(zhì)量分別為mA、mB，彈簧的勁度系數(shù)為k，C為一固定擋板。系統(tǒng)處一靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)開始用一恒力F沿斜面方向拉物塊A使之向上運(yùn)動(dòng)，求物塊B剛要離開C時(shí)物塊A的加速度a和從開始到此時(shí)物塊A的位移d（重力加速度為g） 解析：第一步，彈簧發(fā)生變化前，由題目的已知條件開始、處于靜止?fàn)顟B(tài)判斷彈簧處于壓縮, 設(shè)壓縮量為X1，對(duì)A有： 1此式為彈簧發(fā)生變化前的式子 第二步，現(xiàn)開始用一恒力

4、F沿斜面方向拉物塊A使之向上運(yùn)動(dòng)，彈簧發(fā)生了變化。由物塊B剛要離開C可判斷彈簧此時(shí)是伸長的，設(shè)伸長量為X2，對(duì)有： 2此式為彈簧發(fā)生變化后的式子對(duì)A分析受力有：F-2- 、聯(lián)立得： 1和2都參與了物塊A的上升，所以物塊A的位移：例3、兩塊質(zhì)量分別為1和2的木塊，用一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧連在一起，現(xiàn)在m1上施加壓力F，如圖所示為了使撤去F后1跳起時(shí)能帶起2，則所加壓力F應(yīng)多大？解析：第一步，彈簧發(fā)生變化前，由題目的已知條件判斷彈簧是壓縮的，設(shè)壓縮量為1，則有： 11 此式為彈簧發(fā)生變化前的式子第二步，當(dāng)力F作用在1上時(shí)，彈簧開始發(fā)生變化，變化后彈簧進(jìn)一步被壓縮，設(shè)壓縮量為2，則有： 2F 此式

5、為彈簧發(fā)生變化后的式子再撤去力F后彈簧又發(fā)生了變化，使撤去F后1跳起時(shí)能帶起2可知此時(shí)彈簧是伸長的，設(shè)伸長量為3，則有：32此式為彈簧發(fā)生變化后的式子由對(duì)稱性可知： 32-1 、聯(lián)立得：F=1+2 C M A B例4、如圖所示，重力為G的質(zhì)點(diǎn)M，與三根相同的螺旋型輕彈簧相連，靜止時(shí)，相鄰的兩彈簧間的 夾角為120o已知彈簧A、對(duì)質(zhì)點(diǎn)的作用力均為2G，則彈簧C對(duì)質(zhì)點(diǎn)的作用力大小為多大？解析：由已知條件我們無法判斷彈簧是伸長的還是壓縮的，所以我們必須分情況討論：若A、B都伸長，對(duì)M分析受力如圖所示互成120o角的兩個(gè)等大力的合力與原兩力大小相等，此時(shí) M所受的 2G 2G合力為3G，方向向下，則由

6、平衡條件知彈簧C對(duì)質(zhì)點(diǎn)的作用 G力為3G，方向向上。若A、B都?jí)嚎s，對(duì)M分析受力如圖所示 2G 2G 此時(shí)M所受的合力為G，方向向上，則由平衡條件知彈簧C對(duì)質(zhì)點(diǎn)的 作用力為G，方向向下。 若A伸長、B壓縮，對(duì)M分析受力如圖所示 G 這種情況M不能靜止 ，此種情況不成立。 2G若A壓縮、B伸長，這種情況M也不能靜止 ，此種情況不成立。綜上所述：C對(duì)M的作用力應(yīng)為3G方向向上和G方向向下。圖甲從以上四例中我們可以看出彈簧試題的確是培養(yǎng)、訓(xùn)練 2G G學(xué)生物理思維和反映、開發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能的優(yōu)秀試題。彈簧與相連物體構(gòu)成的系統(tǒng)所表現(xiàn)出來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，是學(xué)生充分運(yùn)用物理概念和規(guī)律（牛頓第二定律、動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律）巧妙解決物理問題、施展自身才