教師資格證考試化學備考:彈簧模型

https://jiaoshi.huatu.com 2021-10-18 10:22 中國教師資格網 [您的教師考試網]

對于教資筆試高中物理部分,彈簧模型時常出現。一旦出現彈簧模型,往往是考生最頭疼的地方,彈簧模型中,隨著物體的運動,其所受的力的大小,方向、速度、加速度、能量轉換都會發(fā)生變化。

對于彈簧類的問題我們可以從一下的角度來進行探討一下。對于彈簧模型來說,其中是有一些特殊的位置需要注意的,這也類似于臨界問題。當我們找準這些點之后,彈簧類的問題也就沒有那么難了。

針對彈簧中的一些常見的情況,我們可以把它定義為4個點,6個過程的模型。如下圖所示。

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A點是物體下落的原點,B點是物體與彈簧剛剛接觸的點,C點是彈簧對物體的彈力等于物體重力的點,D點是物體到達的最低位置處的點。不計能量損失,這四個點,把物體下落和上升的過程分成了6個部分。接下來,我們就這幾個過程從力——加速度——速度——能量的角度分別來看一下。

A-B:此過程中,物體只受到重力的作用,做自由落體運動,故加速度為定值g,速度一直一增加,重力勢能減小,動能增加。

B-C:此過程中,物體除了重力還受到彈簧的彈力,但是彈力總是小于重力的,且隨著物體下落彈力增加。故這個過程中物體做加速度一直減小的加速運動,速度一直在增加。由于彈簧發(fā)生了形變,故物體重力勢能減小,動能增加,彈簧彈性勢能增加。整個系統能量守恒。

C-D:此過程中,C處彈力等于重力,之后彈力進一步增加,故在C點物體有最大的速度,即最大的動能。之后,物體所受合力向上,故作減速運動,減小幅度越來越快,加速度向上,且加速度逐漸增加。動能減小,重力勢能減小,由于彈簧進一步壓縮,彈性勢能增加。整個系統能量守恒。到達D點之后,物體速度變?yōu)?,有向上最大的加速度。物體重力勢能最小,此時彈簧彈力達到最大值,彈簧彈性勢能最大。整個系統能量守恒。注意:此時物體的加速度大小與物體下落的高度,即AB的距離有關,可能比g大。可能比g小。

之后,物體開始返回,返回的過程中,與下落過程位置相同處受力情況一樣,故加速度、能量情況是相同的,但是速度與下落相比反向。

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責任編輯:張欣

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