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關于彈簧的彈力變化問題

閱讀量:527   發布時間:2019-12-24 10:40:13   作者:彈簧彈力廠家

前面我們已經講解了定桿和動桿的彈力方向問題,沒有預習的小伙伴請戳高中難點內容:關于定桿和動桿的彈力問題詳細了解。


今天,我們就著重分析彈簧的彈力問題,找一找彈簧內心最真實的想法。


一、彈簧彈力的方向

彈簧在彈力的方向上和動桿類似,可拉、可壓,彈力方向與彈簧形變方向相反。


二、彈簧彈力的大小

相比較桿和繩,彈簧彈力大小最特殊,特殊到居然可以由公式來計算彈簧的彈力!這個公式就是F=kx(①并不是說桿和繩不能用此公式計算,只是高中階段認為桿和繩無形變,計算不涉及此公式;②此公式中的x指形變量。


所以,處理彈簧彈力大小的問題只需要找彈簧的形變量就可以了。


彈簧彈力的大小和方向都比較簡單,我們著重講解彈簧的第三個特點:


三、彈簧彈力變化問題

由(二)可知,當k一定時,彈簧彈力F與形變量x成正比。如圖三,當外力剛撤去的那一瞬間,彈簧來不及收縮,彈簧的形變量來不及發生變化。


彈簧的形變量不變,所以彈簧的彈力大小不變。也就是說,當外力撤去的一瞬間,彈簧的彈力保持不變。


為了方便理解,我們來看兩個例題。


處理此類問題,只需要抓住“撤去外力瞬間,彈簧彈力不變”。也就是說,撤去外力瞬間,受力分析中彈簧彈力不變,繩的拉力消失。再求解出物體受到的合力,即可求出小球的加速度。故:


對于1小球,合力大小為5mg,方向豎直向上;小球加速度大小為5g,方向豎直向上;


同理,2小球的加速度大小為2.5g,方向豎直向下;3小球的加速度大小為0。


例2:在動摩擦因數μ=0.2的水平面上有一質量為m=1kg的小球,小球的一端與水平輕繩相連,輕繩與豎直方向成θ=45°角,如圖6所示。小球處于靜止狀態,且與水平面的彈力恰好為零,g=10m/s2,求剪斷繩子后小球加速度的大小。


易錯分析:根據以往的慣例我們會認為,剪斷繩子后物理受向左的彈力和向下的重力,物體的加速度方向會向為左下方。而我們卻忽略了當繩子拉力消失后,地面對小球的支持力和摩擦力會突然出現。


剪斷繩子后,受力分析如圖5中的(2)。拉力消失,支持力和摩擦力出現。對小球,有:


F彈-μmg=ma,解得a=8m/s2。


可以說,彈簧的內心是孤獨的。它總是想守護者自己心中的那一份執著,然而現實卻讓它不得不改變。和桿及繩比起來,彈簧更大的特點在于彈簧的彈力不能突變。處理動態、變化類型的問題,最主要要找準題目中的“變”與“不變”。再結合牛頓第二定律,就可以求解出你想要的答案。


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