【优质部编】2019-2020高考物理一轮复习 弹簧问题训练(含解析)

弹簧问题归类之阳早格格创做一、“沉弹簧”类问题正在中教阶段，凡是波及的弹簧皆不思量其品量，称之为“沉弹簧”“沉弹簧”品量不计，采用任性小段弹簧，其二端所受弛力一定仄稳，可则，那小段弹簧的加速度会无限大.F ，另一端受力一定也为F ,假如弹簧秤，则弹簧秤示数为F .【例1】如图3-7-1所示，一个弹簧秤搁正在光润的火仄里上，中壳品量m 不克不迭忽略，弹簧及接洽品量不计，施加弹簧上火仄目标的力1F 战称中壳上的力2F ，且12F F >，则弹簧秤沿火仄目标的加速度为，弹簧秤的读数为 .【剖析】 以所有弹簧秤为钻研对于象，利用牛顿疏通定律得： 12F F ma -=，即12FF a m -=,仅以沉量弹簧为钻研对于象，则弹簧二端的受力皆1F ，所以弹簧秤的读数为1F .证明:2F 效率正在弹簧秤中壳上，并不效率正在弹簧左端，弹簧左端的受力是由中壳内侧提供的.【问案】12FF a m -=1F 二、品量不可忽略的弹簧 【例2】如图3-7-2所示，一品量为M 、少为L 的均量弹簧仄搁正在光润的火仄里,正在弹簧左端施加一火仄力F 使弹簧背左干加速疏通.试分解弹簧上各部分的受力情况.【剖析】 弹簧正在火仄力效率下背左加速疏通，据牛顿第二定律得其加速度F a M =,与弹簧左部任性少度x 为钻研对于象，设其品量为m 得弹簧上的弹力为：,x x F x T ma M F L M L ===【问案】x x T F L= 三、弹簧的弹力不克不迭突变(弹簧弹力瞬时)问题弹簧(更加是硬量弹簧)弹力与弹簧的形变量有闭，由于弹簧二端普遍与物体连交，果弹簧形变历程需要一段时间，其少度变更不克不迭正在瞬间完毕，果此弹簧的弹力不克不迭正在瞬间爆收突变. 即不妨认为弹力大小战目标稳定，与弹簧相比较，沉绳战沉杆的弹力不妨突变.【例3】如图3-7-3所示，木块A 与B 用沉弹簧贯串，横曲搁正在木块C 上，三者静置于大天，A B C 、、的品量之比是1:2:3.设所有交触里皆光润，当沿火仄目标赶快抽出木块C 的瞬时，木块A 战B 的加速度分别是A a =与B a =图 3-7-2图 3-7-1 图 3-7-3【剖析】由题意可设A B C 、、的品量分别为23m m m 、、，以木块A 为钻研对于象，抽出木块C 前，木块A 受到沉力战弹力一对于仄稳力，抽出木块C 的瞬时，木块A 受到沉力战弹力的大小战目标均稳定，故木块A A B 、为钻研对于象，由仄稳条件可知，木块C 对于木块B 的效率力3CB F mg =.以木块B 为钻研对于象，木块B 受到沉力、弹力战CB F 三力仄稳，抽出木块C 的瞬时，木块B 受到沉力战弹力的大小战目标均稳定，CB F 瞬时形成0，故木块C 的瞬时合中力为3mg ,横曲背下，瞬时加速度为1.5g .【问案】0 证明：辨别于不可伸少的沉量绳中弛力瞬间不妨突变.【例4】如图3-7-4所示，品量为m 的小球用火仄弹簧连交，并用倾角为030的光润木板AB AB 突然背下撤离的瞬间，小球的加速度为 ( )A.0233g ，目标横曲背下 233g ，目标笔曲于木板背下 D. 大小为233g , 目标火仄背左【剖析】 终撤离木板前，小球受沉力G 、弹簧推力F 、木板收援力N F 效率而仄稳，如图3-7-5所示，有cos N mg F θ=.撤离木板的瞬间，沉力G 战弹力F 脆持稳定(弹簧弹力不克不迭突变)，而木板收援力N F 坐时消得,小球所受G 战F 的合力大小等于撤之前的NF (三力仄稳)，目标与NF 差异，故加速度目标为笔曲木板背下，大小为23cos 3N F g a g m θ=== 【问案】 C.四、弹簧少度的变更问题设劲度系数为k 的弹簧受到的压力为1F -时压缩量为1x -，弹簧受到的推力为2F 时伸少量为2x ，此时的“-”1F -形成推力2F ，弹簧少度将由压缩量1x -形成伸少量2x ，少度减少量为12x x +.由胡克定律有:11()F k x -=-,22F kx =.则:2121()()F F kx kx --=--,即F k x ∆=∆证明:弹簧受力的变更与弹簧少度的变更也共样按照胡克定律，此时x ∆表示的物理意思是弹簧少度的改变量，本去不是形变量.【例5】如图3-7-6所示，劲度系数为1k 的沉量弹簧二端分别与品量为1m 、2m 的物块1、2拴交，劲度系数为2k 的沉量弹簧上端与物块2拴交，下端压正在桌里上(不拴交)，所有系统处于仄稳状态.现将物块1缓缓天横曲上提，曲到底下那个弹簧的下端刚刚摆脱桌里.正在此历程中，物块2的沉力势能减少了,物块1的沉力势能减少了. 图 3-7-4 图 3-7-5 图 3-7-6【剖析】由题意可知，弹簧2k 少度的减少量便是物块2的下度减少量，弹簧2k 少度的减少量与弹簧1k 少度的减少量之战便是物块1的下度减少量.由物体的受力仄稳可知，弹簧2k 的弹力将由本去的压力12()m m g +形成0,弹簧1k 的弹力将由本去的压力1m g 形成推力2m g ,弹力的改变量也为12()m m g + .所以1k 、2k 弹簧的伸少量分别为:1211()m m g k +战1221()m m g k + 故物块2的沉力势能减少了221221()m m m g k +，物块1的沉力势能减少了21121211()()m m m g k k ++ 五、弹簧形变量不妨代表物体的位移弹簧弹力谦脚胡克定律F kx =-，其中x 为弹簧的形变量，二端与物体贯串时x 亦即物体的位移，果此弹簧不妨与疏通教知识分散起去编成习题.【例6】如图3-7-7所示，正在倾角为θ的光润斜里上有二个用沉量弹簧贯串交的物块A B 、，其品量分别为A B m m 、，弹簧的劲度系数为k ,C 为一牢固挡板，系统处于停止状态,现启初用一恒力F 沿斜里目标推A 使之进与疏通，供B 刚刚要离启C 时A 的加速度a 战从启初到此时A 的位移d (沉力加速度为g ).【剖析】 系统停止时,设弹簧压缩量为1x ，弹簧弹力为1F ，分解A 受力可知:11sin AF kx m g θ==解得:1sin Am g x kθ=正在恒力F 效率下物体A B 刚刚要离启挡板C 时弹簧的伸少量为2x ，分解物体B 的受力有:2sin B kx m g θ=,解得2sin B m g x kθ=设此时物体A 的加速度为a ，由牛顿第二定律有:2sin A A F m g kx m a θ--= 解得:()sin A B A F m m g a m θ-+=果物体A 与弹簧连正在所有，弹簧少度的改变量代表物体A 的位移，故有12d x x =+，即()sin A B m m g d k θ+=【问案】()sin A Bm m g d kθ+= 六、弹力变更的疏通历程分解弹簧的弹力是一种由形变决断大小战目标的力，注意弹力的大小与目标时刻要与当时的形变相对于应.普遍应从弹簧的形变分解进脚，先决定弹簧本少位子、现少位子及临界位子，找出形变量x 与物体空间位子变更的几许闭系，分解形变所对于应的弹力大小、目标，弹性势能也是与本少位子对于应的形变量相闭.以此去分解估计物体疏通状态的大概变更.图 3-7-分散弹簧振子的简谐疏通，分解波及弹簧物体的变加速度疏通，.此时要先决定物体疏通的仄稳位子，辨别物体的本少位子，进一步决定物体疏通为简谐疏通.分散与仄稳位子对于应的恢复力、加速度、速度的变更顺序，很简单分解物体的疏通历程.【例7】如图3-7-8所示，品量为m 的物体A 用一沉弹簧与下圆大天上品量也为m 的物体B 贯串，启初时A 战B 均处于停止状态，此时弹簧压缩量为0x ，一条不可伸少的沉绳绕过沉滑轮，一端连交物体A 、另一端C 握正在脚中，各段绳均刚刚佳处于伸曲状态，物体A C 端施加火仄恒力F 使物体A 从停止启初进与疏通.(所有历程弹簧终究处正在弹性极限以内).(1)如果正在C 端所施加的恒力大小为3mg ，则正在物体B 刚刚要离启大天时物体A 的速度为多大?(2)若将物体B 的品量减少到2m ，为了包管疏通中物体B 终究不离启大天，则F 最大不超出几?【剖析】 由题意可知，弹簧启初的压缩量0mg x k=，物体B 刚刚要离启大天时弹簧的伸少量也是0mg x k=. (1)若3F mg =,正在弹簧伸少到0x 时，物体B 离启大天，此时弹簧弹性势能与施力前相等，F 所干的功等于物体A 减少的动能及沉力势能的战.即：201222F x mg x mv ⋅=⋅+得: 022v gx = (2)所施加的力为恒力0F 时，物体B 不离启大天，类比横曲弹簧振子，物体A A 干简谐疏通.正在最矮面有：001F mg kx ma -+=,式中k 为弹簧劲度系数，1a 为正在最矮面物体A 的加速度.正在最下面，物体B 恰佳不离启大天，此时弹簧被推伸，伸少量为02x ，则: 002(2)k x mg F ma +-=而0kx mg =，简谐疏通正在上、下振幅处12a a =，解得：032mg F =[也不妨利用简谐疏通的仄稳位子供恒定推力0F .物体A 干简谐疏通的最矮面压缩量为0x ，最下面伸少量为02x 002x mg k F +=,解得: 032mgF =.]【问案】022gx 32mg 证明: 辨别本少位子与仄稳位子.战本少位子对于应的形变量与弹力大小、目标、弹性势能相闭,战仄稳位子对于应的位移量与恢复大小、目标、速度、加速度相闭.七．与弹簧相闭的临界问题图 3-7-8通过弹簧相通联的物体，正在疏通历程中时常波及临界极值问题：如物体速度达到最大；弹簧形变量达到最大时二个物体速度相共；使物体恰佳要离启大天；相互交触的物体恰佳要摆脱等.此类问题的解题闭键是利用佳临界条件，得到解题有用的物理量战论断.【例8】如图3-7-9所示，A B 、二木块叠搁正在横曲沉弹簧上，已知木块A B 、的品量分别为0.42kg 战0.40kg ，弹簧的劲度系数100/k N m =，若正在A 上效率一个横曲进与的力F ,使A 由停止启初以20.5/m s 的加速度横曲进与干匀加速疏通（210/g m s =）供： (1) 使木块A 横曲干匀加速疏通的历程中，力F 的最大值;(2)若木块由停止启初干匀加速疏通，曲到A B 、分散的历程中，弹簧的弹性势能缩小了0.248J ，供那一历程中F 0F =(即不加横曲进与F 力)时，设木块A B 、叠搁正在弹簧上处于仄稳时弹簧的压缩量为x ,有: ()A B kx m m g =+,即()A Bm m g x k+=①对于木块A 施加力F ，A 、B 受力如图3-7-10所示,对于木块A 有: A A F N m g m a +-=②对于木块B 有: 'B B kx N m g m a --=③可知，当0N ≠时，木块A B 、加速度相共，由②式知欲使木块A 匀加速疏通，随N 减小F 删大,当0N =时, F 博得了最大值m F ,即: () 4.41m A F m a g N =+= 又当0N =时，A B 、启初分散，由③式知，弹簧压缩量'()B kx m a g =+，则()'Bm a g x k+=④木块A 、B 的共共速度：22(')v a x x =-⑤由题知，此历程弹性势能缩小了0.248P P W E J ==设F 力所干的功为F W ，对于那一历程应用功能本理，得：21()()(')2F A B A B PW m m v m m g x x E =+++-- 联坐①④⑤⑥式，且0.248P E J =,得：29.6410F W J -=⨯【问案】（1）4.41m F N =29.6410F W J -=⨯【例9】如图3-7-11所示，一品量为M 的塑料球形容器，正在A 处与火仄里交触.它的里里有背去坐的沉弹簧，弹簧下端牢固于容器里里底部，上端系一戴正电、品量为m 的小球正在横曲目标振荡，当加一进与的匀强电场后，弹簧正佳正在本万古，小球恰佳有最大速度.正在振荡历程中球形容器对于桌里的最小压力为0，供小球振荡的最大加速度战容器对于桌里的最大压力.【剖析】果为弹簧正佳正在本万古小球恰佳速度最大，所以有：=qE mg ①小球正在最下面时容器对于桌里的压力最小，有：=kx Mg ②此时小球受力如图3-7-12所示，所受合力为qEkx mg F -+=图 3-7-10图 3-7-11③由以上三式得小球的加速度m Mg a =.隐然，正在最矮面容器对于桌里的压力最大，由振荡的对于称性可知小球正在最矮面战最下面有相共的加速度，解以上式子得：Mg kx =所以容器对于桌里的压力为：Mg kx Mg F N 2=+=.八、弹力干功与弹性势能的变更问题弹簧伸少或者压缩时会储藏一定的弹性势能，果此弹簧的弹性势能不妨与板滞能守恒顺序概括应用,用公式212PE kx =估计弹簧势能，弹簧正在相等形变量时所具备的弹性势能相等.弹簧弹力干功等于弹性势能的缩小量.弹簧的弹力干功是变力干功，普遍不妨用以下要领:(1)果该变力为线性变更，不妨先供仄稳力，再用功的定义举止估计;(2)利用F x -图线所包抄的里积大小供解;(3)根据动能定理、能量转移战守恒定律供解.时，往往弹性势能的改变不妨对消或者代替供解.【例10】如图3-7-14所示，品量为1m 的物体A 经一沉量弹簧与下圆大天上的品量为2m 的物体B 贯串，弹簧的劲度系数为k ,物体A B 、A ，另一端连交一沉接洽.启初时各段绳皆处于伸曲状态，物体A 2m 的物体C 并从停止释搁，已知它恰佳能使物体B C 换成另一品量为12()m m +的物体D ，仍从上述初初位子由停止释搁，则那次物体B 刚刚离天时物体D 的速度大小是几?已知沉力加速度为g【剖析】 启初时物体A B 、停止，设弹簧压缩量为1x ，则有：11kx m g =，悬挂物体C 并释搁后，物体C 背下、物体A 进与疏通，设物体B 刚刚要离天时弹簧伸少量为2x ，有22kx m g =，B 不再降下标明此时物体A 、C 的速度均为整，物体C 己下落到其最矮面,与初状态相比，由板滞能守恒得弹簧弹性势能的减少量为：212112()()E m g x x m g x x ∆=+-+.物体C 换成物体D 后，物体B 离天时弹簧势能的删量与前一次相共，由能量闭系得：22211211211211()()()()22m m v m v m m g x x m g x x E ++=++-+-∆联坐上式解得题中所供速度为：2112122()(2)m m m g v m m k +=+九、弹簧弹力的单背性弹簧不妨伸少也不妨被压缩，果此弹簧的弹力具备单背性，亦即弹力既大概是推力又大概是推力，那类问题往往是一题多解.【例11】如图3-7-15所示，品量为m 的量面与三根相共的沉图 3-7-14弹簧贯串，停止时相邻二弹簧间的夹角均为0120，已知弹簧a b 、对于量面的效率力均为F ，则弹簧c 对于量面效率力的大小大概为 ( )A 、0B 、F mg +C 、F mg -D 、mg F -【剖析】 由于二弹簧间的夹角均为0120，弹簧a b 、对于量面效率力的合力仍为F ，弹簧a b 、对于量面有大概是推力，也有大概是推力,果F 与mg 的大小闭系不决定，故上述四个选项均有大概.精确问案:ABCD【问案】 ABCD十一、弹簧串、并联推拢弹簧串联或者并联后劲度系数会爆收变更，弹簧推拢的劲度系数不妨用公式估计，下中物理不央供用公式定量分解，但是弹簧串并联的特性要掌握:弹簧串联时，每根弹簧的弹力相等;本少相共的弹簧并联时，每根弹簧的形变量相等.【例12】 如图3-7-17所示，二个劲度系数分别为12k k 、的沉弹簧横曲悬挂，下端用光润细绳连交，并有一光润的沉滑轮搁正在细线上;滑轮下端挂一沉为G 的物体后滑轮下落，供滑轮停止后沉物下落的距离.【剖析】 二弹簧从形式上瞅好像是并联，但是果每根弹簧的弹力相等，故二弹簧真为串联;二弹簧的弹力均2G ，可得二弹簧的伸少量分别为112G x k =，222G x k =，二弹簧伸少量之战12x x x =+，故沉物下落的下度为:1212()24G kk x h k k +== 滑轮模型一、“滑轮”挂件模型中的仄稳问题例1. 如图1所示，将一根不可伸少、柔硬的沉绳左、左二端分别系于A 、B 二面上，一物体用动滑轮悬挂正在沉绳上，达到仄稳时，二段绳子间的夹角为1θ，绳子弛力为1F ；将绳子左端移到C 面，待系统达到仄稳时，二段绳子间的夹角为2θ，绳子弛力为2F ；将绳子左端再由C 面移到D 面，待系统达到仄稳时，二段绳子间的夹角为3θ，绳子弛力为3F ，不计摩揩，而且BC 为横曲线，则（ ）图 3-7-17A. 321θθθ<=B. 321θθθ==C. 321F F F >>D. 321F F F >=剖析：由于跨过滑轮上绳上各面的弛力相共，而它们的合力与沉力为一对于仄稳力，所以从B 面移到C 面的历程中，通过滑轮的移动，2121F F ==，θθ，再从C 面移到D 面，3θ肯定大于2θ，由于横曲目标上必须有mg F =2cos 2θ，所以23F F >.故惟有A 选项精确.二、“滑轮”挂件模型中的变速问题例2. 如图2所示正在车厢中有一条光润的戴子（品量不计），戴子中搁上一个圆柱体，车子停止时戴子二边的夹角∠ACB=90°2背左做匀加速疏通，则戴子的二边与车厢顶里夹角分别为几？剖析：设车停止时AC 少为l ，当小车以2/5.7s m a =背左做匀加速疏通时，由于AC 、BC 之间的类似于“滑轮”，故受到的推力相等，设为F T ，圆柱体所受到的合力为ma ，正在背左做匀加速，疏通中AC 少为l l ∆+，BC 少为l l ∆-，由几许闭系得l l l l l 2sin sin sin γβα=∆+=∆-，由牛顿疏通定律修坐圆程： mg F F ma F F T T T T =+=-βαβαsin sin cos cos ，，代进数据供得︒=︒=9319βα，三、“滑轮”挂件模型中的功能问题例3. 如图3所示，细绳绕过二个定滑轮A 战B ，正在二端各挂一个沉为P 的物体，当前A 、B 的中面C 处挂一个沉为Q 的小球，Q<2P ，供小球大概下落的最大距离h.已知AB 的少为2L ，不计滑轮战绳之间的摩揩力及绳的品量.剖析：选小球Q 战二沉物P 形成的完全为钻研对于象，该完全的速率从整启初渐渐删为最大，紧交着从最大又渐渐减小为整（此时小球下落的距离最大为h ），正在所有历程中，惟有沉力干功板滞能守恒.果沉为Q 的小球大概下落的最大距离为h ，所以沉为P 的二物体分别降下的最大距离均为L L h -+22.思量到完全初、终位子的速率均为整，故根据板滞能守恒定律知，沉为Q 的小球沉力势能的缩小量等于沉为P 的二个物体沉力势能的减少量，即)(222L L h P Qh -+=.进而解得2244QP PLQ h -=【模型重心】“滑轮”模型的特性为滑轮二侧的受力大小相等，正在处理功能问题时若力爆收变更，常常劣先思量能量守恒顺序.注意“死杆”战“活杆”问题.如：如图（a ）沉绳AD 跨过牢固正在火仄横梁BC 左端的定滑轮挂住一个品量为M 1的物体.∠ACB=30°；图（b ）中沉杆HG 一端用铰链牢固正在横曲墙上，另一端G 通过细绳EG 推住，EG 与火仄目标也成30°，沉杆的G 面用细绳GF 推住一个品量为M 2的物体，供细绳AC 段的弛力F TAC 与细绳EG 的弛力F TEG 之比？ 剖析：图（a ）中绳AC 段的推力F TAC ＝M 1g 图（b ）中由于F TEG sin30°=M 2g ，解得：212M M F F TEG TAC = 【模型演练】1. 正在图6所示的拆置中，绳子与滑轮的品量不计，摩揩不计，悬面a 与b 之间的距离近大于二轮的曲径，二个物体的品量分别为m 1战m 2，若拆置处于停止状态，则下列道法过得的是（ ）A. 2m 不妨大于1mB. 2m 肯定大于21m C. 2m 肯定等于1mD. 1θ与2θ肯定相等问案：C2. （上海缓汇区诊疗）如图7所示，品量分别为M 战m （M>m ）的小物体用沉绳连交；跨搁正在半径为R 的光润半圆柱体战光润定滑轮B 上，m 位于半圆柱体底端C 面，半圆柱体顶端A 面与滑轮B 的连线火仄.所有系统从停止启初疏通.设m 能到达圆柱体的顶端，试供：（1）m 到达圆柱体的顶端A 面时，m 战M 的速度.（2）m 到达A 面时，对于圆柱体的压力.图7问案：（1（2。

高三物理第二轮专题复习（一）弹簧类问题轻弹簧是一理想模型，涉及它的知识点有①形变和弹力，胡克定律②弹性势能弹簧振子等。

问题类型：1、弹簧的瞬时问题弹簧的两端若有其他物体或力的约束，使其发生形变时，弹力不能由某一值突变为零或由零突变为某一值。

弹簧的弹力不能突变是由弹簧形变的改变要逐渐进行决定的。

2、弹簧的平衡问题这类题常以单一的问题出现，通常用胡克定律F=Kx和平衡条件来求解，列方程时注意研究对象的选取，注意整体法和隔离法的运用。

3、弹簧的非平衡问题这类题主要指弹簧在相对位置发生变化时，所引起的合外力加速度速度动能和其它物理量发生变化的情况。

弹簧的弹力与形变量成正比例变化，而它引起的物体的加速度速度动量动能等变化不是简单的单调关系，往往有临界值或极值。

有些问题要结合简谐运动的特点求解。

4、弹力做功与动量能量的综合问题弹力是变力，求弹力的冲量和弹力做的功时，不能直接用冲量和功的定义式，一般要用动量定理和动能定理计算。

如果弹簧被作为系统内的一个物体时，弹簧的弹力对系统内物体做不做功都不影响系统的机械能。

在弹力做功的过程中弹力是个变力，并与动量能量联系，一般以综合题出现。

它有机地将动量守恒机械能守恒功能关系和能量转化结合在一起，以考察综合应用能力。

分析解决这类问题时，要细致分析弹簧的动态过程，利用动能定理动量定理和功能关系等知识解题。

规律：在弹簧-物体系统中，当弹簧处于自然长度时，系统具有最大动能；系统运动中弹簧从自然长度开始到再次恢复自然长度的过程相当于弹性碰撞过程。

当弹簧具有最大形变量时，两端物体具有相同的速度，系统具有最大的弹性势能。

系统运动中，从任意状态到弹簧形变量最大的状态的过程相当于完全非弹性碰撞的过程。

(实际上应为机械能守恒)典型试题1、如图所示，轻弹簧下端固定在水平地面上，弹簧位于竖直方向，另一端静止于B点。

在B点正上方A点处，有一质量为m的物块，物块从静止开始自由下落。

物块落在弹簧上，压缩弹簧，到达C点时，物块的速度为零。

高 中 物 理 弹 簧 类 问 题 专 题 练 习1. 图中a 、b 为两带正电的小球，带电量都是 q ,质量分别为M 和m ;用一绝缘弹簧联结，弹簧的自 然长度很小，可忽略不计，达到平衡时，弹簧的长度为 d 。

现把一匀强电场作用于两小球，场强的 方向由a 指向b ，在两小球的加速度相等的时刻，弹簧的长度为 d o()A.若 M=m 贝U d=d 0B.若 M>m ，贝U d > d o a bC.若 M< m,则 d < d oD. d=d 0，与 M m 无关 一.■".. 2. 如图a 所示，水平面上质量相等的两木块 A 、B 用一轻弹簧相连接，■整个系统处于平衡状态.现用 一竖直向上的力F 拉动木块A,使木块A 向上做匀加速直线运动， 从力F 刚作用在木块A 的瞬间到木块B 刚离开地面的瞬间这个 这个过程中木块A 的起始位置为坐标原点，则下列图象中可以 A 的位移x 之间关系的是() 如图b 所示.研究 过程，并且选定 表示力F 和木块 F BK 平向 b一轻弹簧的两端分别与质量为 止在光滑的水平面上. 八、、° L 两物块的速度随时|间变化的规律如图乙 B. C. D. 4. 如图所示，绝缘弹簧的下端固定在斜面 平行，带电小球Q (可视 V 光滑绝缘斜面上的M 点， 的直线ab 上。

现把与Q 大小相同，甲带电性也 点由静止释放，在小球P 与弹簧接触到速度变为零的过程中 A. 小球P 的速度是先增大后减小 B. 小球P 和弹簧的机械能守恒，且P 速度最大时所受弹力与库仑力的合力最大C. 小球P 的动能、重力势能、电势能与弹簧的弹 性势能的总和不变 bD. 小球P 合力的冲量为零5、 如图所示，A B 两木块叠放在竖直轻弹簧上，如图所示，已知木块 A B 质量分别为0.42 kg 和0.40 kg ,弹簧的劲度系数k=100N/m ，若在木块A 上作用一个竖直向上的力F ,使A 由静止开始 以0.5 m/s 2的加速度竖直向上做匀加速运动(g=10 m/s 2). (1) 使木块A 竖直做匀加速运动的过程中，力 F 的最大值； (2) 若木块由静止开始做匀加速运动，直到 A 、B 分离的过 程中，弹簧的弹性势能减少了 0.248J ，求这一过程F 对 木块做的功. 6如图，质量为m 的物体A 经一轻质弹簧与下方地面上的质量 簧的劲度系数为k , A 、B 都处于静止状态。

实验二探究弹力和弹簧伸长的关系板块一主干梳理·夯实基础实验原理与操作◆实验目的1．探究弹力和弹簧伸长的定量关系。

2．学会用列表法和图象法处理实验数据。

◆实验器材铁架台、毫米刻度尺、弹簧、钩码若干、三角板、铅笔、重垂线、坐标纸。

◆实验原理1．在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。

2．弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算。

这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了。

◆实验步骤1．仪器安装如图所示，将铁架台放在桌面上(固定好)，将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在靠近弹簧处将刻度尺(最小分度为1 mm)固定于铁架台上，并用重垂线检查刻度尺是否竖直。

2．测量与记录(1)记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0，即弹簧的原长。

(2)在弹簧下端挂上钩码，待钩码静止时测出弹簧的长度l，求出弹簧的伸长量x 和所受的外力F (等于所挂钩码的重力)。

(3)改变所挂钩码的数量，重复上述实验，要尽量多测几组数据，将所测数据填写在下列表格中。

记录表：弹簧原长l 0＝________cm 。

6数据处理与分析◆ 数据处理1．以弹力F (大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x 为横坐标，用描点法作图，连接各点得出弹力F 随弹簧伸长量x 变化的图线。

2．以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数表达式，并解释函数表达式中常数的物理意义。

◆ 误差分析1．系统误差钩码标值不准确和弹簧自身重力的影响造成系统误差。

2．偶然误差1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度，要注意观察，适可而止。

2．每次所挂钩码的质量差适当大一些，从而使坐标点的间距尽可能大，这样作出的图线准确度更高一些。

3．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于稳定状态时测量，以免增大误差。

4．描点画线时，所描的点不一定都落在一条直线上，但应注意一定要使各点均匀分布在直线的两侧。

弹簧类专题一、选择题1、如图，物块a、b和c的质量相同，a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连，通过系在a上的细线悬挂于固定点O；整个系统处于静止状态；现将细绳剪断，将物块a的加速度记为a1，S1和S2相对原长的伸长分别为△l1和△l2，重力加速度大小为g，在剪断瞬间A.a1=3gB.a1=0C. △l1=2△l2D. △l1=△l22、如图所示，绝缘粗糙斜面体固定在水平地面上，斜面所在空间存在平行于斜面向上的匀强电场E，轻弹簧一端固定在斜面顶端，另一端拴接一不计质量的绝缘薄板．一带正电的小滑块，从斜面上的P点处由静止释放后，沿斜面向上运动，并能压缩弹簧至R点（图中未标出），然后返回．则（ ）A．滑块从P点运动到R点的过程中，其机械能增量等于电场力与弹簧弹力做功之和B．滑块从P点运动到R点的过程中，电势能的减小量大于重力势能和弹簧弹性势能的增加量之和C．滑块返回能到达的最低位置在P点的下方D．滑块最终停下时，克服摩擦力所做的功等于电势能的减小量与重力势能增加量之差3、如图所示，水平桌面上的轻质弹簧一端固定，另一端与小物块相连．弹簧处于自然长度时物块位于O点（图中未标出）．物块的质量为m，AB=a，物块与桌面间的动摩擦因数为μ．现用水平向右的力将物块从O点拉至A点，拉力做的功为W．撤去拉力后物块由静止向左运动，经O 点到达B点时速度为零．重力加速度为g． 则上述过程中（ ）A．OA=OBB．OA＞OBC．物块经过O点时，速度最大D．物块在B点时，弹簧的弹性势能等于W﹣μmga4、如图所示，由轻质弹簧下面悬挂一物块组成一个竖直方向振动的弹簧振子，弹簧的上端固定于天花板，当物块处于静止状态时，取它的重力势能为零，现将物块向下拉一小段距离后放手，此后振子在平衡位置附近上下做简谐运动，不计空气阻力，则A．振子速度最大时，振动系统的势能为零B．振子速度最大时，物块的重力势能与弹簧的弹性势能相等C．振子经平衡位置时，振动系统的势能最小D．振子在振动过程中，振动系统的机械能不守恒5、如下图示，一根轻弹簧上端固定在O点，下端拴一个钢球P，球处于静止状态。

高中物理弹簧类问题专题练习、；用一绝缘弹簧联结，和mq，质量分别为a1.图中Mb为两带正电的小球，带电量都是。

现把一匀强电场作用弹簧的自然长度很小，可忽略不计，达到平衡时，弹簧的长度为d0），在两小球的加速度相等的时刻，弹簧的长度为d。

（于两小球，场强的方向由a指向b ＞dm，则dB．若M＞A．若M = m，则d = d 00a b、M无关m D．d = d，与C．若M＜m，则d＜d 00 mM整个系统处于平衡状B用一轻弹簧相连接，、2. 如图a所示，水平面上质量相等的两木块A向上做匀加速直线运动，使木块A.现用一竖直向上的力F拉动木块A，态F刚离开地面的瞬B研究从力F刚作用在木块A的瞬间到木块b如图所示.的起始位置为坐标原点，则下A间这个过程，并且选定这个过程中木块A A）列图象中可以表示力F和木块A的位移x之间关系的是（ B BFF F F a bx x x x OO O OD C B A的两物块相连接，并且静止在光滑的m和3.如图甲所示，一轻弹簧的两端分别与质量为m21两物块的速度随时间以此刻为时间零点，水平面上.现使m瞬时获得水平向右的速度3m/s，1)变化的规律如图乙所示，从图象信息可得(A．在t、t时刻两物块达到共同速度1m/s且弹簧都是处于压缩状态31时刻弹簧由伸长状态逐渐恢复原长t．从t到B43/m/sv2 m = 1∶C ．两物体的质量之比为m∶213 m12 ∶∶t时刻两物体的动量之比为PP =1 D．在m2 22121 v0 /s tttttmm4 3 12 2 1 1－乙甲（可视为质．如图所示，绝缘弹簧的下端固定在斜面底端，弹簧与斜面平行，带电小球Q4大小相同，Q上。

现把与点）固定在光滑绝缘斜面上的M点，且在通过弹簧中心的直线ab与弹簧接触到速度变为N带电性也相同的小球P，从直线ab上的点由静止释放，在小球P 零的过程中（）a 的速度是先增大后减小A.小球PQ和弹簧的机械能守恒，且PP速度最大时 B.小球PM 所受弹力与库仑力的合力最大N 的动能、重力势能、电势能与弹簧的弹 C.小球P 性势能的总和不变b 合力的冲量为零PD.小球、B两木块叠放在竖直轻弹簧上，如图所示，已知木块A、B如图所示，5、A质量分别为0.42 kg和0.40 kg，弹簧的劲度系数k=100 N/m ，若在木块A上作用一个竖直向上的力F，使A22.）=10 m/sg的加速度竖直向上做匀加速运动（0.5 m/s由静止开始以．（1）使木块A竖直做匀加速运动的过程中，力F的最大值；B分离的过）若木块由静止开始做匀加速运动，直到A、（2 ，求这一过程F对程中，弹簧的弹性势能减少了0.248 J.木块做的功弹簧相连，m的物体B如图，质量为m的物体A经一轻质弹簧与下方地面上的质量为6、21都处于静止状态。

高三物理《弹簧连接体问题专题训练题》教材中并未专题讲述弹簧。

主要原因是弹簧的弹力是一个变力。

不能应用动力学和运动学的知识来详细研究。

但是，在高考中仍然有少量的弹簧问题出现（可能会考到，但不一定会考到）。

即使试题中出现弹簧，其目的不是为了考查弹簧，弹簧不是问题的难点所在。

而是这道题需要弹簧来形成一定的情景，在这里弹簧起辅助作用。

所以我们只需了解一些关于弹簧的基本知识即可。

具体地说，要了解下列关于弹簧的基本知识：1、 认识弹簧弹力的特点。

2、 了解弹簧的三个特殊位置：原长位置、平衡位置、极端位置。

特别要理解“平衡位置”的含义3、 物体的平衡中的弹簧4、 牛顿第二定律中的弹簧5、 用功和能量的观点分析弹簧连接体6、 弹簧与动量守恒定律经典习题：1、如图所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F 的拉力作用，而左端的情况各不相同：①中弹簧的左端固定在墙上，②中弹簧的左端受大小也为F 的拉力作用，③中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动，④中弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动。

若认为弹簧的质量都为零，以l 1、l 2、l 3、l 4依次表示四个弹簧的伸长量，则有 （ ）A ．l 2＞l 1B ．l 4＞l 3C ．l 1＞l 3D ．l 2＝l 42、（双选）用一根轻质弹簧竖直悬挂一小球，小球和弹簧的受力如右图所示，下列说法正确的是（ ）A ．F 1的施力者是弹簧B ．F 2的反作用力是F 3C ．F 3的施力者是小球D ．F 4的反作用力是F 13、如图，两个小球A 、B ，中间用弹簧连接，并用细绳悬于天花板下，下面四对力中，属于平衡力的是（ ）A 、绳对A 的拉力和弹簧对A 的拉力B 、弹簧对A 的拉力和弹簧对B 的拉力C 、弹簧对B 的拉力和B 对弹簧的拉力D 、B 的重力和弹簧对B 的拉力4、如图所示，质量为1m 的木块一端被一轻质弹簧系着，木块放在质量为2m 的木板上，地面光滑，木块与木板之间的动摩擦因素为μ，弹簧的劲度系数为k ，现在用力F 将木板拉出来，木块始终保持静止，则弹簧的伸长量为( )A ．k g m 1μB ．k gm 2μ C ． k F D ．k gm F 1μ-5、如图所示，劲度系数为k 的轻质弹簧两端连接着质量分别为1m 和2m 的两木块，开始时整个系统处于静止状态。

弹簧问题归类一、“轻弹簧”类问题在中学阶段，凡涉及的弹簧都不考虑其质量，称之为“轻弹簧”，是一种常见的理想化物理模型.由于“轻弹簧”质量不计，选取任意小段弹簧，其两端所受张力一定平衡，否则，这小段弹簧的加速度会无限大.故轻弹簧中各部分间的张力处处相等，均等于弹簧两端的受力.弹簧一端受力为F ，另一端受力一定也为F ,若是弹簧秤，则弹簧秤示数为F .【例1】如图3-7-1所示，一个弹簧秤放在光滑的水平面上，外壳质量m 不能忽略，弹簧及挂钩质量不计，施加弹簧上水平方向的力1F 和称外壳上的力2F ，且12F F >，则弹簧秤沿水平方向的加速度为 ，弹簧秤的读数为 .【解析】 以整个弹簧秤为研究对象，利用牛顿运动定律得： 12F F ma -=，即12F F a m-=,仅以轻质弹簧为研究对象，则弹簧两端的受力都1F ，所以弹簧秤的读数为1F .说明:2F 作用在弹簧秤外壳上，并没有作用在弹簧左端，弹簧左端的受力是由外壳内侧提供的.【答案】12F F a m-= 1F二、质量不可忽略的弹簧【例2】如图3-7-2所示，一质量为M 、长为L 的均质弹簧平放在光滑的水平面,在弹簧右端施加一水平力F 使弹簧向右做加速运动.试分析弹簧上各部分的受力情况.【解析】 弹簧在水平力作用下向右加速运动，据牛顿第二定律得其加速度F a M=,取弹簧左部任意长度x 为研究对象，设其质量为m 得弹簧上的弹力为：,x x F xT ma M F L M L===【答案】x x T F L=三、弹簧的弹力不能突变(弹簧弹力瞬时)问题弹簧(尤其是软质弹簧)弹力与弹簧的形变量有关，由于弹簧两端一般与物体连接，因弹簧形变过程需要一段时间，其长度变化不能在瞬间完成，因此弹簧的弹力不能在瞬间发生突变. 即可以认为弹力大小和方向不变，与弹簧相比较，轻绳和轻杆的弹力可以突变.【例3】如图3-7-3所示，木块A 与B 用轻弹簧相连，竖直放在木块C 上，三者静置于地面，A B C 、、的质量之比是1:2:3.设所有接触面都光滑，当沿水平方向迅速抽出木块C 的瞬时，木块A 和B 的加速度分别是A a = 与B a =【解析】由题意可设A B C 、、的质量分别为23m m m 、、，以木块A 为研究对象，抽出木块C前，木块A 受到重力和弹力一对平衡力，抽出木块C 的瞬时，木块A 受到重力和弹力的大小和方向均不变，故木块A 的瞬时加速度为0.以木块A B 、为研究对象，由平衡条件可知，木块C 对木块B 的作用力3CB F mg =.以木块B 为研究对象，木块B 受到重力、弹力和CB F 三力平衡，抽出木块C 的瞬时，木块B 受到重力和弹力的大小和方向均不变，CB F 瞬时变为0，故木块C 的瞬时合外力为3mg ,竖直向下，瞬时加速度为1.5g .【答案】0 说明：区别于不可伸长的轻质绳中张力瞬间可以突变.【例4】如图3-7-4所示，质量为m 的小球用水平弹簧连接，并用倾角为030的光滑木板AB 托住，使小球恰好处于静止状态.当AB 突然向下撤离的瞬间，小球的加速度为 ( ) A.0 B.大小为233g ，方向竖直向下C.大小为233g ，方向垂直于木板向下 D. 大小为233g , 方向水平向右【解析】 末撤离木板前，小球受重力G 、弹簧拉力F 、木板支持力N F 作用而平衡，如图3-7-5所示，有cos N mgF θ=.撤离木板的瞬间，重力G 和弹力F 保持不变(弹簧弹力不能突变)，而木板支持力N F 立即消失,小球所受G 和F 的合力大小等于撤之前的N F(三力平衡)，方向与N F 相反，故加速度方向为垂直木板向下，大小为图 3-7-4图图3-7-2图 3-7-1图3-7-323cos 3N F g a g m θ=== 【答案】 C. 四、弹簧长度的变化问题设劲度系数为k 的弹簧受到的压力为1F -时压缩量为1x -，弹簧受到的拉力为2F 时伸长量为2x ，此时的“-”号表示弹簧被压缩.若弹簧受力由压力1F -变为拉力2F ，弹簧长度将由压缩量1x -变为伸长量2x ，长度增加量为12x x +.由胡克定律有: 11()F k x -=-,22F kx =.则:2121()()F F kx kx --=--,即F k x ∆=∆ 说明:弹簧受力的变化与弹簧长度的变化也同样遵循胡克定律，此时x ∆表示的物理意义是弹簧长度的改变量，并不是形变量.【例5】如图3-7-6所示，劲度系数为1k 的轻质弹簧两端分别与质量为1m 、2m 的物块1、2拴接，劲度系数为2k 的轻质弹簧上端与物块2拴接，下端压在桌面上(不拴接)，整个系统处于平衡状态.现将物块1缓慢地竖直上提，直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面.在此过程中，物块2的重力势能增加了 ,物块1的重力势能增加了 . 【解析】由题意可知，弹簧2k 长度的增加量就是物块2的高度增加量，弹簧2k 长度的增加量与弹簧1k 长度的增加量之和就是物块1的高度增加量.由物体的受力平衡可知，弹簧2k 的弹力将由原来的压力12()m m g +变为0,弹簧1k 的弹力将由原来的压力1m g 变为拉力2m g ,弹力的改变量也为12()m m g + .所以1k 、2k 弹簧的伸长量分别为:1211()m m g k +和1221()m m g k + 故物块2的重力势能增加了221221()m m m g k +，物块1的重力势能增加了21121211()()m m m g k k ++ 五、弹簧形变量可以代表物体的位移弹簧弹力满足胡克定律F kx =-，其中x 为弹簧的形变量，两端与物体相连时x 亦即物体的位移，因此弹簧可以与运动学知识结合起来编成习题.【例6】如图3-7-7所示，在倾角为θ的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A B 、，其质量分别为A B m m 、，弹簧的劲度系数为k ,C 为一固定挡板，系统处于静止状态,现开始用一恒力F 沿斜面方向拉A 使之向上运动，求B 刚要离开C 时A 的加速度a 和从开始到此时A 的位移d (重力加速度为g ).【解析】 系统静止时,设弹簧压缩量为1x ，弹簧弹力为1F ，分析A 受力可知:11sin A F kx m g θ==解得:1sin A m g x kθ=在恒力F 作用下物体A 向上加速运动时，弹簧由压缩逐渐变为伸长状态.设物体B 刚要离开挡板C 时弹簧的伸长量为2x ，分析物体B 的受力有:2sin B kx m g θ=,解得2sin B m g x kθ=设此时物体A 的加速度为a ，由牛顿第二定律有:2sin A A F m g kx m a θ--= 解得:()sin A B AF m m g a m θ-+=因物体A与弹簧连在一起，弹簧长度的改变量代表物体A 的位移，故有12d x x =+，即()s i n A B m m g d kθ+=【答案】()sin A B m m g d kθ+=六、弹力变化的运动过程分析弹簧的弹力是一种由形变决定大小和方向的力，注意弹力的大小与方向时刻要与当时的形变相对应.一般应从弹簧的形变分析入手，先确定弹簧原长位置、现长位置及临界位置，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，弹性势能也是与原长位置对应的形变量相关.以此来分析计算物体运动状态的可能变化.结合弹簧振子的简谐运动，分析涉及弹簧物体的变加速度运动，.此时要先确定物体运动的平衡位置，区别物体的原长位置，进一步确定物体运动为简谐运动.结合与平衡位置对应的回复力、加速度、速度的变化规律，很容易分析物体的运动过程.【例7】如图3-7-8所示，质量为m 的物体A 用一轻弹簧与下方地面上质量也为m的物图 图3-7-6体B 相连，开始时A 和B 均处于静止状态，此时弹簧压缩量为0x ，一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮，一端连接物体A 、另一端C 握在手中，各段绳均刚好处于伸直状态，物体A 上方的一段绳子沿竖直方向且足够长.现在C 端施加水平恒力F 使物体A 从静止开始向上运动.(整个过程弹簧始终处在弹性限度以内).(1)如果在C 端所施加的恒力大小为3mg ，则在物体B 刚要离开地面时物体A 的速度为多大?(2)若将物体B 的质量增加到2m ，为了保证运动中物体B 始终不离开地面，则F 最大不超过多少? 【解析】 由题意可知，弹簧开始的压缩量0mg x k =，物体B 刚要离开地面时弹簧的伸长量也是0mgx k=. (1)若3F mg =,在弹簧伸长到0x 时，物体B 离开地面，此时弹簧弹性势能与施力前相等，F 所做的功等于物体A 增加的动能及重力势能的和.即：201222F x mg x mv ⋅=⋅+得: 022v gx =(2)所施加的力为恒力0F 时，物体B 不离开地面，类比竖直弹簧振子，物体A 在竖直方向上除了受变化的弹力外，再受到恒定的重力和拉力.故物体A 做简谐运动.在最低点有：001F mg kx ma -+=,式中k 为弹簧劲度系数，1a 为在最低点物体A 的加速度.在最高点，物体B 恰好不离开地面，此时弹簧被拉伸，伸长量为02x ，则: 002(2)k x mg F ma +-=而0kx mg =，简谐运动在上、下振幅处12a a =，解得：032mgF =[也可以利用简谐运动的平衡位置求恒定拉力0F .物体A 做简谐运动的最低点压缩量为0x ，最高点伸长量为02x ，则上下运动中点为平衡位置，即伸长量为所在处.由002xmg k F +=,解得:032mg F =.]【答案】022gx 32mg说明: 区别原长位置与平衡位置.和原长位置对应的形变量与弹力大小、方向、弹性势能相关,和平衡位置对应的位移量与回复大小、方向、速度、加速度相关. 七．与弹簧相关的临界问题通过弹簧相联系的物体，在运动过程中经常涉及临界极值问题：如物体速度达到最大；弹簧形变量达到最大时两个物体速度相同；使物体恰好要离开地面；相互接触的物体恰好要脱离等.此类问题的解题关键是利用好临界条件，得到解题有用的物理量和结论。

弹簧高考试题及答案弹簧是一种常见的机械弹性元件，广泛应用于各个领域。

在高考物理考试中，弹簧是一个重要的考点。

本文将介绍一些与弹簧相关的高考试题，并给出详细解答，帮助同学们更好地理解和应用弹簧的知识。

1.弹簧的刚度与什么因素有关？解答：弹簧的刚度与其弹性系数有关。

弹性系数又分为拉力弹性系数和剪力弹性系数。

拉力弹性系数用于描述弹簧在拉伸或压缩时的刚度，剪力弹性系数则用于描述弹簧在扭转时的刚度。

2.一根弹簧的弹性系数为k，它受力F时伸长（或缩短）的长度为多少？解答：根据胡克定律，F=kΔx，其中F为弹簧所受力的大小，k为弹簧的弹性系数，Δx为弹簧伸长（或缩短）的长度。

所以，弹簧伸长（或缩短）的长度Δx=F/k。

3.已知两个弹簧刚度分别为k1和k2，将它们串联在一起，等效刚度是多少？解答：若将两个弹簧串联在一起，则它们受力相同，即F1=F2。

根据弹簧的弹性系数与伸长量成正比的关系，可以得到k1Δx1=k2Δx2。

由于它们伸长量相等，即Δx1=Δx2，所以k1=k2。

4.已知两个弹簧刚度分别为k1和k2，将它们并联在一起，等效刚度是多少？解答：若将两个弹簧并联在一起，则它们所受的力相等，即F1=F2。

根据胡克定律，有F1=k1Δx1，F2=k2Δx2。

将两式相加得到F1+F2=(k1+k2)Δx，即两个弹簧并联时的等效刚度为k1+k2。

5.弹簧振子的振动周期与什么因素有关？解答：弹簧振子的振动周期与其等效质量和振子长度有关。

振动周期T与等效质量m和弹簧刚度k之间的关系为T=2π√(m/k)。

振子长度的变化会导致等效质量的变化，从而影响振动周期。

6.一根弹簧的弹性系数为k，在地球表面上重力加速度为g，若将物体悬挂于该弹簧下方，则该物体受力为多少？解答：物体受到的力包括重力和弹簧的拉力。

由于物体悬挂于弹簧下方，所以弹簧的拉力方向与重力方向相反，力的平衡条件为F=kΔx-mg=0，其中Δx为弹簧的伸长量。

整理得F=kΔx=mg。

弹簧问题1.如图所示，一劲度系数为k=800N/m 的轻弹簧两端各焊接着两个质量均为m=12kg 的物体A 、B 。

物体A 、B 和轻弹簧竖立静止在水平地面上，现要加一竖直向上的力F 在上面物体A 上，使物体A 开始向上做匀加速运动，经0.4s 物体B 刚要离开地面，设整个过程中弹簧都处于弹性限度内，取g=10m/s 2 ，求：3．如图所示，质量ｍＡ＝10ｋｇ的物块Ａ与质量ｍＢ＝2ｋｇ的物块Ｂ放在倾角θ＝30°的光滑斜面上处于静止状态，轻质弹簧一端与物块Ｂ连接，另一端与固定挡板连接，弹簧的劲度系数ｋ＝400Ｎ/ｍ．现给物块Ａ施加一个平行于斜面向上的力Ｆ，使物块Ａ沿斜面向上做匀加速运动，已知力Ｆ在前0.2ｓ内为变力，0.2ｓ后为恒力，求（ｇ取10ｍ/ｓ２）（1）力Ｆ的最大值与最小值； （2）力Ｆ由最小值达到最大值的过程中，物块Ａ所增加的重力势能4、（湖南高考题19分）如图，质量为m 1的物体A 经一轻质弹簧与下方地面上的质量为m 2的物体B 相连，弹簧的劲度系数为k , A 、B 都处于静止状态.一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮，一端连物体A ，另一端连一轻挂钩.开始时各段绳都处于伸直状态，A 上方的一段绳沿竖直方向.现在挂钩上挂一质量为m 3的物体C 并从静止状态释放，已知它恰好能使B 离开地面但不继续上升.若将C 换成另一个质量为（m 1+ m 3）的物体D ，仍从上述初始位置由静止状态释放，则这次B 刚离地时D 的速度的大小是多少？已知重力加速度为g弹簧问题答案1、如图所示，轻质弹簧上端悬挂在天花板上，下端连接一个质量为M的木板，木板下面再挂一个质量为m 的物体，当拿去m后，木板速度再次为零时，弹簧恰好恢复原长，求M与m之间的关系？1.分析与解：按常规思路，取M为研究对象，根据动能定理或机械能守恒定律求解时，涉及弹力（变力）做功或弹性势能的定量计算，超出了中学教材和大纲的要求。

考虑到拿去m后，M将做简谐运动，则拿去m时M所处位置，与弹簧刚恢复原长时M所处位置分别为平衡位置两侧的最大位置处，由M做简谐运动时力的对称性可知，在两侧最大位移处回复力的大小应相等，在最低位置处F=mg，方向向上，在最高位置处F=Mg，方向向下，所以有M=m。

弹簧问题李仕才1. 如图所示，在光滑的水平面上，质量分别为m 1和m 2的木块A 和B 之间用轻弹簧相连，在拉力F 作用下，以加速度a 做匀加速直线运动，某时刻突然撤去拉力F ，此瞬时A 和B 的加速度为a 1和a 2，则（ ）A. a 1＝a 2＝0B. a 1＝a ，a 2＝0C. a 1＝211m m m +a ，a 2＝212m m m +a D. a 1＝a ， a 2＝－21m m a2. 如图所示，底板光滑的小车上用两个量程为30 N ，完全相同的弹簧测力计甲和乙系住一个质量为2 kg 的物块，在水平地面上，当小车做匀速直线运动时，两弹簧测力计的示数均为15N ，当小车做匀加速直线运动时，弹簧测力计甲的示数变为10N ，这时小车运动的加速度大小是（）A. 1 m/s2B. 3 m/s2C. 5 m/s2D. 7 m/s23. 如图所示，两小球悬挂在天花板上，a、b两小球用细线连接，上面是一轻质弹簧，a、b两球的质量分别为m和2m，在细线烧断瞬间，a、b两球的加速度为（取向下为正方向）（）A. 0，gB. －g，gC. －2g，gD. 2g,04. 惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计，加速度计构造和原理的示意图如图所示，沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一个质量为m的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连；两弹簧的另一端与固定壁相连；滑块原来静止，弹簧处于自然长度，滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导，设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O 点的距离为x ，则这段时间内导弹的加速度（ ）A. 方向向左，大小为m kxB. 方向向右，大小为mkx C. 方向向左，大小为m kx 2 D. 方向向右，大小为mkx 2 5. 质量均为m 的A 、B 两个小球之间系一个质量不计的弹簧，放在光滑的台面上，A 紧靠墙壁，如图所示，今用恒力F 将B 球向左挤压弹簧，达到平衡时，突然将力F 撤去，此瞬间 （ ）A. A 球的加速度为m F 2 B. A 球的加速度为零 C. B 球的加速度为m F 2 D. B 球的加速度为mF6. 如图（a）所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端放置一物体（物体与弹簧不连接），初始时物体处于静止状态，现用竖直向上的拉力F作用在物体上，使物体开始向上做匀加速运动，拉力F与物体位移x之间的关系如图（b）所示（g＝10m/s2），则下列结论正确的是（）A. 物体与弹簧分离时，弹簧处于压缩状态B. 弹簧的劲度系数为7.5 N/cmC. 物体的质量为3 kgD. 物体的加速度大小为5 m/s2弹簧问题尽在掌握专项练习参考答案1. D 解析：两物体在光滑的水平面上一起以加速度a 向右匀加速运动时，弹簧的弹力F 弹＝m 1a ，在力F 撤去的瞬间，弹簧的弹力来不及改变，大小仍为m 1a ，因此对A 来讲，加速度此时仍为a ，对B 物体：取向右为正方向，－m 1a ＝m 2a 2，a 2＝－21m m a ，所以只有D 项正确。

2019-2020年高三物理一轮专题复习弹簧问题知识导图轻弹簧是一种理想化的物理模型，以轻质弹簧为载体，设置复杂的物理情景，考查力的概念，物体的平衡，牛顿定律的应用及能的转化与守恒，是高考命题的重点，此类命题几乎每年高考卷面均有所见，应引起足够重视。

2016年 第11题 18分 考查弹簧做功与弹性势能问题2014年 第6题 8分 考查弹簧的瞬时性问题模型2013年 第11题 18分 考查弹簧的临界问题及做功问题2011年 第6题 8分 考查弹力的计算及瞬时性问题1. 通过本节课的学习，让学生加深弹簧问题的几个考点，学会每个考点对应的解题方法。

2. 让学生认识到弹簧问题的共性：不能突变；弹簧问题一定要找到几个临界点。

3. 提升学生综合分析物理问题能力，学会用动量能量的观点解决物理问题。

题型分类及方法点拨类型一 弹簧的伸长量和弹力的计算方法点拨：这类题一般以单一问题出现，涉及到的知识点是胡克定律：F=kx . 解题的主要关键是找弹簧原长位置。

例题1： 如图所示，劲度系数为 k 2 的轻质弹簧竖直固定在桌面上，上端连一质量为 m 的物块，另一劲度系数为 k 1 的弹簧的上端 A 缓慢向上提，当提到下端弹簧的弹力大小恰好等于23mg 时，求 A 点上提的高度。

精华提炼：1212木块压在上面的弹簧上（但不拴接），整个系统处于平衡状态，现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面弹簧。

在这过程中下面木块移动的距离为（ ）A.m 1g k 1B.m 2g k 1C.m 1g k 2D.m 2g k 2练习2. 一个长度为 L 的轻弹簧，将其上端固定，下端挂一个质量为 m 的小球时，弹簧的总长度变为 2L 。

现将两个这样的弹簧按如图所示方式连接，A 、 B 两小球的质量均为 m ，则两小球平衡时，B 小球距悬点 O 的距离为（不考虑小球的大小） ( )A. 3LB. 4LC. 5LD. 6L类型二 瞬时性问题 方法点拨：这类问题主要考查弹簧弹力不能发生突变这一特性。

2019高考物理一轮基础系列题（1）李仕才一、选择题1、如图1所示，一小男孩通过一根弹簧想把地面上的木箱拖回房间，但试了两次均未拖动.分析图甲、图乙后，下列说法正确的是( )图1A.弹簧的弹力等于木箱受到的摩擦力与人所受的摩擦力之和B.图甲中木箱受到的摩擦力小于图乙中木箱受到的摩擦力C.图甲中木箱受到的合力小于图乙中木箱受到的合力D.图甲中木箱受到的合力大于图乙中木箱受到的合力答案 B解析对木箱受力分析，因处于平衡状态，合力为零，则弹力等于木箱受到的摩擦力，故A错误；根据弹簧的形变量大小可知，图乙的弹力较大，则图甲中木箱受到的摩擦力小于图乙中木箱受到的摩擦力，故B正确；根据平衡条件可知，两图中木箱均处于平衡状态，则它们的合力为零，故C、D错误.2、图1甲是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，中间的“·”表示人的重心。

图乙是根据传感器采集到的数据画出的力－时间图象。

两图中a～g各点均对应，其中有几个点在图甲中没有画出。

取重力加速度g ＝10 m/s2。

根据图象分析可知( )图1A．人的重力为1 500 NB．c点位置人处于超重状态C．e点位置人处于失重状态D．d点的加速度小于f点的加速度答案 B3、如图1所示，垂直纸面向里的匀强磁场足够大，两个不计重力的带电粒子同时从A点在纸面内沿相反方向垂直虚线MN运动，经相同时间两粒子又同时穿过MN，则下列说法正确的是( )图1A．两粒子的电荷量一定相等，电性可能不同B．两粒子的比荷一定相等，电性可能不同C．两粒子的动能一定相等，电性也一定相同D．两粒子的速率、电荷量、比荷均不等，电性相同答案 B4、(多选)我国研制的“嫦娥三号”月球探测器成功在月球表面实现软着陆．如图所示，探测器首先被送到距离月球表面高度为H的近月轨道做匀速圆周运动，之后在轨道上的A点实施变轨，使探测器绕月球做椭圆运动，当运动到B点时继续变轨，使探测器靠近月球表面，当其距离月球表面附近高度为h(h<5m)时开始做自由落体运动，探测器携带的传感器测得自由落体运动时间为t，已知月球半径为R，万有引力常量为G.则下列说法正确的是( )A．“嫦娥三号”的发射速度必须大于第一宇宙速度B．探测器在近月圆轨道和椭圆轨道上的周期相等C．“嫦娥三号”在A点变轨时，需减速才能从近月圆轨道进入椭圆轨道D．月球的平均密度为3h2πGRt2【答案】ACD5、[多选]如图所示，一块长木板B放在光滑的水平面上，在B上放一物体A，现以恒定的外力F拉B，由于A、B间摩擦力的作用，A将在B上滑动，以地面为参考系，A、B都向前移动一段距离。

1．动量守恒条件.（1）系统不受外力或合外力为零时，动量守恒．（2）若在某一方向合外力为0，则该方动量守恒．2.规律方法应用动量守恒定律解题的基本思路（1）分析题意，明确研究对象，确定所研究的系统是由哪些物体组成的．（2）对各阶段所选系统内的物体进行受力分析，区分系统内力和外力，在受力分析的基础上根据动量守恒定律条件判断能否应用动量守恒定律．（3）明确所研究物体间的相互作用的过程，确定过程的初、末状态，即系统内各个物体的初动量和末动量．（4）规定正方向，确定初、末状态的动量的正、负号，根据动量守恒定律列方程求解．3.在一个多过程、或者比较复杂的运动中，可能存在着同时满足动量守恒和能量守恒以及机械能守恒的问题，那么我们要根据题中的条件判断是否符合动量守恒和机械能守恒的条件，然后利用公式解题。

动量守恒的条件：系统不受外力或者所受合外力为零，则系统机械能是守恒的机械能守恒的条件：只有重力或系统内弹力做功，系统的机械能是守恒的。

动量守恒可以说某个方向上守恒，但机械能守恒不能说某个方向上守恒。

解动力学问题的三个基本观点（1）力的观点：运用牛顿定律结合运动学知识解题，可处理匀变速运动问题（2）能量观点：用动能定理和能量守恒观点解题，可处理非匀变速运动问题（3）动量观点：用动量守恒观点解题，可处理非匀变速运动问题利用动量和能量的观点解题的技巧（l ）若研究对象为一个系统，应优先考虑应用动量守恒定律和能量守恒定律（机械能守恒定律）.（2）若研究对象为单一物体，且涉及功和位移问题时，应优先考虑动能定理（3）因为动量守恒定律、能量守恒定律（机械能守恒定律）、动能定理都只考查一个物理过程的始末两个状态有关物理量间的关系，对过程的细节不予细究，这正是它们的方便之处，特别对于变力做功问题，就更显示出它们的优越性例题分析典例 1 如图所示，轻弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为m 的光滑弧形槽静止放在光滑水平面上，弧形槽底端与水平面相切，一个质量也为m 的小物块从槽高h 处开始自由下滑，下列说法正确的是（）A ．在下滑过程中，物块的机械能守恒B ．在下滑过程中，物块和槽的动量守恒C ．物块被弹簧反弹后，做匀速直线运动D．物块被弹簧反弹后，能回到槽高h 处【答案】C典例 2. 如图所示，木块 A 和 B 质量均为 2 kg，置于光滑水平面上． B 与一轻质弹簧一端相连，弹簧另一端固定在竖直挡板上，当 A 以 4 m/s的速度向 B 撞击时，A、B 之间由于有橡皮泥而粘在一起运动，那么弹簧被压缩到最短时，具有的弹性势能大小为( )A． 4 J B．8 J C．16 J D．32 J【答案】B【解析】 A 与 B 碰撞过程动量守恒，有m A v A＝(m A＋m B)v AB，所以v AB＝＝2 m/s.当弹簧被压缩到最短时，A、B 的动能完全转化成弹簧的弹性势能，所以E p＝(m A＋m B)v ＝8 J.典例 3 如图所示，物体 A 静止在光滑的水平面上， A 的左边固定有轻质弹簧，与 A 质量相等的物体 B 以速度v 向 A 运动并与弹簧发生碰撞，A、B 始终沿同一直线运动，则A、B 组成的系统动能损失最大的时刻是( )A ． A 开始运动时B． A 的速度等于v 时C． B 的速度等于零时D ． A 和 B 的速度相等时答案】D【解析】当 B 触及弹簧后减速， 而物体 A 加速， 当 A 、B 两物体速度相等时， A 、B 间距离最小， 弹簧 压缩量最大， 弹性势能最大， 由能的转化与守恒定律可知系统损失的动能最多， 故只有 D 正确 典例 4 (多选)如图甲所示，一轻弹簧的两端与质量分别为m 1和 m 2的两物块 A 、B 相连接，并静止在光滑的水平面上．现使 B 瞬时获得水平向右的速度 3 m/s ，以此刻为计时起点，两物块的速度随时间变化的规律如 图乙所示，从图象信息可得 ( )A ． 在 t 1、t 3时刻两物块达到共同速度 1 m/s ，且弹簧都处于伸长状态B ． 从 t 3到 t 4时刻弹簧由压缩状态恢复到原长C ． 两物体的质量之比为 m 1∶ m 2＝1∶2D ． 在 t 2时刻 A 与 B 的动能之比为E k1∶E k2＝8∶1【答案】 BD专题练习1 (多选 )如图所示， 两物块质量关系为 m 1＝2m 2；两物块与水平面间的动摩擦因数 μ2＝ 2μ1，两物块原来静止，轻质弹簧被压缩，若烧断细线后，弹簧恢复到原长时，两物块脱离弹簧且速率均不为零，则 ( )A ．两物块在脱离弹簧时速率最大C ．两物块的速率同时达到最大D ．两物体在弹开后同时达到静止【答案】 BCDB ．两物块在刚脱离弹簧时速率之比为 v 1 1v 2＝2【分析】 烧断细线后，对 m 1、m 2及弹簧组成的系统，在 m 1、m 2 运动过程中，都受到滑动摩擦力的作用， 其中 F 1＝ μ1m 1g ，F 2＝μ2m 2g ，根据题设条件，两摩擦力大小相等，方向相反，系统所受外力的合力为零，动 量守恒．两物块未脱离弹簧时，在水平方向各自受到弹簧弹力和地面对物体的摩擦力作用，其运动过程分 为两个阶段：先是弹簧弹力大于摩擦力，物块做变加速运动，直到弹簧弹力等于摩擦力时，物块速度达到 最大，此后弹簧弹力小于摩擦力，物块做变减速运动，弹簧恢复原长时，两物块与弹簧脱离．脱离弹簧后， 物块在水平方向只受摩擦力作用，做匀减速运动，直到停止．【点评】 对于所研究的系统，只要所受外力的合力为零，无论有多少个过程，无论系统内各物体是否接 触，也无论系统内物体间相互作用力的性质如何，动量守恒定律都适用．解题中既可以。

2019年高考物理一轮复习精品资料1．下列关于“探究弹簧弹力与弹簧伸长量关系”实验的说法正确的是( )A．实验中弹力F的具体数值必须计算出来B．如果没有测出弹簧原长，用弹簧长度l代替伸长量x，F－l图象也是过原点的一条直线C．利用F－x图象可求出k值，其中F为弹簧弹力，x为弹簧伸长量D．实验时要把所有点连到直线上，才能得到真实规律2．如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系．(1)为完成实验，还需要的实验器材有：______________．(2)实验中需要测量的物理量有：________________．(3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F－x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为________N/m.图线不过原点的原因是由于______________________________．(4)为完成该实验，设计的实验步骤如下：A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来；B．记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0；xk,wC．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个…钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码；E ．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式．首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数；F ．解释函数表达式中常数的物理意义；G ．整理仪器．请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：________．3．用如图甲所示的装置测定弹簧的劲度系数，被测弹簧一端固定于A 点，另一端B 用细绳绕过定滑轮挂钩码，旁边竖直固定一最小刻度为mm 的刻度尺，当挂两个钩码时，绳上一定点P 对应刻度如图乙中ab 虚线所示，再增加一个钩码后，P 点对应刻度如图乙中cd 虚线所示，已知每个钩码质量为50 g ，重力加速度g ＝9.8 m/s 2，则被测弹簧的劲度系数为________N/m ，挂三个钩码时弹簧的形变量为________cm.解析：增加一个钩码，弹簧的拉力增加ΔF ＝mg ＝0.49 N ，弹簧的伸长量增加Δx ＝7 mm ＝7×10－3m ，故弹簧的劲度系数为k ＝ΔF Δx ＝0.497×10－3 N/m ＝70 N/m.挂三个钩码时，x ′＝3mg k ＝3×50×10－3×9.870 m ＝2.10×10－2m ＝2.10 cm答案：70 2.104．某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，安装好实验装置，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为l 1，如图1所示，图2是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大图，示数l 1＝____cm.在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是l 2、l 3、l 4、l 5.已知每个钩码质量是50 g ，挂2个钩码时，弹簧弹力F 2＝________N(当地重力加速度g ＝9.8m/s 2)．要得到弹簧伸长量x ，还需要测量的是________．作出F －x 曲线，得到弹力与弹簧伸长量的关系．5．某同学利用如图(a)装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验．(1)在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持________状态．(2)他通过实验得到如图(b)所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线．由此图线可得该弹簧的原长x0＝________ cm，劲度系数k＝________ N/m.(3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤，当弹簧秤上的示数如图(c)所示时，该弹簧的长度x＝________ cm.解析：(1)为了刻度尺读数准确，要求刻度尺保持竖直．(2)由胡克定律可得F＝k(x－x0)，可知：图线与x轴的截距大小等于弹簧的原长，即x0＝4 cm；图线的斜率大小等于弹簧的劲度系数k＝50 N/m.(3)由胡克定律可得F＝k(x －x0)，代入数据得x＝10 cm.答案：(1)竖直(2)4 50 (3)106.在“探究弹力和弹簧伸长关系”的实验中，某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端，进行测量，根据实验所测数据，利用描点法作出了所挂钩码的重力G与弹簧总长L的关系图象，如图所示．根据图象回答以下问题．(1)弹簧的原长为________．(2)弹簧的劲度系数为________．(3)分析图象，总结出弹簧弹力F跟弹簧长度L之间的关系式为________．7．某实验小组做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验．实验时，先把弹簧平放在桌面上，用刻度尺测出弹簧的原长L0＝4.6 cm，再把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增加一只钩码均记下对应的弹簧的长度x，数据记录如下表所示.钩码个数 1 2 3 4 5弹力F/N 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0弹簧的长度x/cm 7.0 9.0 11.0 13.0 15.0(1)根据表中数据在下图中作出F－x图线；(2)由此图线可得，该弹簧劲度系数k＝________N/m；(3)图线与x轴的交点坐标大于L0的原因是_________________．解析：(1)用作图法研究弹簧的弹力与其伸长量的关系，由于实验误差，依据实验数据描成的点有时不会完全在一条直线上．这时所作直线应尽量多的通过这些点，并使不在直线上的点尽量均匀分布在所作直线两侧．明显与其他的点相差很远的点应该舍去．该题中所给出数据恰好可以在一条直线上，所以直接描(2)50 (3)弹簧自身重力的影响8．某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系．(1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧．弹簧轴线和刻度尺都应在________方向(填“水平”或“竖直”)．(2)弹簧自然悬挂，待弹簧________时，长度记为L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为L x；在砝码盘中每次增加10 g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6.数据如下表．代表符号L0L x L1L2L3L4L5L6数值(cm) 25.35 27.35 29.35 31.30 33.4 35.35 37.40 39.30 表中有一个数值记录不规范，代表符号为________．由表可知所用刻度尺的最小分度为________．(3)如图所示是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与________的差值(填“L0”或“L x”)．(4)由图可知弹簧的劲度系数为________N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为________g(结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8 m/s2)．解析：(1)为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力引起，所以弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向．(2)弹簧静止时，记录原长L0；表中的数据L3与其他数据有效位数不同，所以数据L3不规范，标准数据应读至cm 位的后两位，最后一位应为估读值，精确至mm位，所以刻度尺的最小分度为1 mm.9.在“探究弹力和弹簧伸长量的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图所示．所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力．实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度．(1)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在坐标系图中，请作出F－L图线．(2)由此图线可得出该弹簧的原长L0＝________ cm，劲度系数k＝________ N/m.(3)试根据该同学以上的实验情况，帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写实验测得的具体数据)．(4)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较，优点在于___________________；缺点在于_________________．解析：(1)F－L图线如图所示．缺点是：弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差．答案：(1)见解析图(2)5 20 (3)、(4)见解析10.( 1)某次研究弹簧所受弹力F与弹簧长度L关系实验时得到如图甲所示的F­L图象。

课练7 实验 探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系 验证力的平行四边形定则 1.下列是某小组做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中准备完成的实验步骤．请你帮该小组按操作的先后顺序用字母排列出来：________.A ．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据(x ，F )对应的点，作出F —x 图线．B ．记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺上的刻度L 0.C ．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，并分别记下钩码静止时，弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内，然后取下钩码D ．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺．E ．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式．F ．解释函数表达式中常数的物理意义．答案：DBCAEF解析：第一步，安装实验装置，为D ；第二步，记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺上的刻度L 0，以便计算弹簧的伸长量，为B ；第三步，依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，并分别记下钩码静止时，弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内，然后取下钩码，为C ；第四步，画出图象，为A ；第五步，写出关系式，为E ；最后，解释函数表达式中常数的物理意义，为F.所以步骤为DBCAEF.2．某同学利用如图a 所示装置做探究弹簧弹力大小和其长度的关系的实验．(1)他通过实验得到如图b 所示的弹力大小F 与弹簧长度x 的关系图线．由此图线可得该弹簧的原长x 0＝________cm ，劲度系数k ＝________N/m.(2)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤，当弹簧秤上的示数如图c 所示时，该弹簧的长度x ＝________cm.答案：(1)4 25 (2)16解析：(1)如果以弹簧长度x 为横坐标，弹力大小F 为纵坐标，作出F －x 图象，那么图象与横轴的截距表示弹簧的原长，图线的斜率表示弹簧的劲度系数，所以根据图象可知，该弹簧的原长x 0＝4 cm ，劲度系数k ＝ΔF Δx＝25 N/m ；(2)弹簧秤的读数表示弹力的大小，即F ＝3.0 N ，所以该弹簧的长度x ＝x 0＋F k＝16 cm.3．某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L 0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L ，把L －L 0作为弹簧的伸长量x ，钩码重力作为弹力F .这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是下列图象中的( )答案：C考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量．在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中，某实验小组将不同数量的钩码分别挂在根据实验所测数据，利用描点法作出了所挂钩码的重力的关系图象，如图所示．根据图象回答以下问题．．F与弹簧总长L之间的关系式为(2)1 000 N/m的单位为m)钩码的重力等于其对弹簧的拉力，又根据胡克定律斜率表示弹簧的劲度系数，故L＝－－20.10) (N)(L的单位为m)．在“探究求合力的方法”的实验中，( )．等效替代法．建立物理模型法①在水平放置的木板上垫一张白纸并固定好，把橡皮条的一端固定在木板上，通过细线同时用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，点和两个弹簧测力计的读数F1②只用一个弹簧测力计通过细线拉橡皮条，使它的伸长量与用两个弹簧测力计拉时伸长记下此时弹簧测力计的读数F和细线的方向．以上两步骤均有疏漏，________________________________________________________________________________________________________________________________________________在做“互成角度的两个力的合力”的实验中，用＝90°，如图所示；然后保持处，可采用的办法是(1)在“探究求合力的方法”的实验中，所用的科学方法是等效替代法，选项B正确．(2)①中只记录了弹簧测力计示数的大小，没有标出弹簧测力计的方向；②中只用一个力拉时，应该让它与两个力拉时的效果相同，即忘记了将结点再次拉至O点．(3)根据题意，要使结点仍在O处，说明合力仍是不变的，M的大小不变，夹角α减小，由图可知，只能减小N的读数，减小β角的大小，选项B正确．6．(1)如图甲为“探究求合力的方法”的实验装置．小张同学在实验中用a、b两弹簧测力计拉橡皮条，如图甲所示．他在实验操作中除了所用细绳套太短外，至少还有一处错误，请你帮他找出错误之处为______________________．(写出一条即可)(2)小张同学修正错误后，重新进行了测量，在测量时，左、右两只弹簧测力计的读数如图乙所示，则左弹簧测力计的读数是________N，右弹簧测力计的读数是________N．若两根细线的夹角为90°，请你帮他在所给的方格纸(如图丙)上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力．(3)小张同学实验后发现用一个弹簧测力计也能完成这个实验，请问他这个想法是否可行？________(填“是”或“否”)．答案：(1)a弹簧测力计所用拉力太大，或b弹簧测力计拉力方向与细绳方向不一致(2)2.74 3.28 如图解析所示(3)是解析：(1)在该实验中，要正确测量弹力的大小和方向，同时作的平行四边形要大小适中，不能太小，以免增大误差，该同学在实验中的操作错误或不妥之处有：b弹簧测力计拉力方向与细绳方向不一致；a弹簧测力计的拉力太大，用一只弹簧测力计再次实验时可能会超量程．(2)左弹簧测力计的读数是2.74 N，右弹簧测力计的读数是3.28 N．合力的图示如图所示．(3)用一个弹簧测力计也能完成这个实验是可行的，两个分力先后两次测，用弹簧测力计拉其中一个细绳套时，用手拉另一个细绳套，保持结点位置不动，交换测量．7．某同学找到一条遵循胡克定律的橡皮筋来验证力的平行四边形定则，设计了如下实验：将橡皮筋的两端分别与两条细线相连，测出橡皮筋的原长；将橡皮筋一端细线用钉子固定在竖直板上M点，在橡皮筋的中点将橡皮筋另一端细线固定在竖直板上的N点，如图乙所示．为完成实验，下述操作中必需的是( )．橡皮筋两端连接的细线长度必须相同图甲中弹簧测力计的示数为________N；该同学将实验数据画在坐标纸上，如图乙所示，根据实验结果，下列说法正确的是．数据点基本分布在一条直线上，说明橡皮筋的弹力与形变量的关系遵循胡克定律．该橡皮筋形变量越大，越容易拉伸．橡皮筋的弹力与伸长量的比值变化可能是由橡皮筋横截面大小．橡皮筋的弹力与伸长量的比值变化肯定是该同学的实验操作不规范引起的(2)BC弹簧测力计的分度值是0.05 N，指针示数为1.30 N.与其长度(圈数)P 2、P 3、P 4、P 5、圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，刻度．设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x 0；挂有质量为测量结果及部分计算结果如下表所示60，整个弹簧的自由长度为将表中数据补充完整：①________，②________.P 3 k中画出的直线可近似认为通过原点．若从实验中所用的弹簧截取圈数为与其圈数n 的关系的表达式为k ＝________N/m.②0.012 2 (2)见解析1.67×103～1.83×103n之间均可) 的示数可知，P 2部分的原长为4.06 cm ，拉伸后的长度为＝0.100×9.8－－2＝81.7(N/m)，倒数为根据表中的数据画出图象，如图所示．0.034 7－0.006 160－10＝0.000 572，故直线满足图(a)图(b)合与拉力F的夹角的正切值为的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了4.0 0.05的大小为4.0 N；(2)(ⅰ)根据题意画出F1、F2的图示，如图所示，F1用长为21 mm的线段表示，F2用长为28 mm的线段表示；(ⅱ)根据图示，测得合力F合的长度为20 mm，则F合的大小为4.0 N，利用作图法可得，F合与F夹角的正切值为0.05.2．(2016·浙江卷)某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，测得图中弹簧OC的劲度系数为500 N/m.如下图1所示，用弹簧OC和弹簧秤a、b做“探究求合力的方法”实验．在保持弹簧伸长1.00 cm不变的条件下：(1)若弹簧秤a、b间夹角为90°，弹簧秤a的读数是__________ N(图2中所示)，则弹簧秤b的读数可能为__________ N.(2)若弹簧秤a、b间夹角大于90°，保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变，减小弹簧秤b与弹簧OC的夹角，则弹簧秤a的读数__________、弹簧秤b的读数__________(填“变大”、“变小”或“不变”)．答案：(1)3.00～3.02 3.9～4.1(有效数字不作要求)(2)变大变大解析：(1)根据胡克定律，弹簧OC伸长1.00 cm时弹簧的弹力F c＝kΔx＝500×1.00×10－2 N ＝5.00 N；由图2可知弹簧秤a的读数F a＝3.00 N，根据勾股定理，F2a＋F2b＝F2c，解得F b＝4.00 N.(2)改变弹簧秤b与OC的夹角时，由于保持弹簧伸长1.00 cm不变，因而F a与F b的合力F保持不变，根据平行四边形定则，F a、F b合成的平行四边形如图所示(▱OAC′B)，当弹簧秤b与OC的夹角变小时，其力的合成的平行四边形为▱OA′C′B′，由图可知a、b两弹簧秤的示数都将变大．3．(2015·福建卷)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验．(1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73 cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量Δl为________ cm.(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是________．(填选项前的字母)A．逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重曲线，得到弹力与弹簧伸长量的关系．弹簧原长刻度尺的最小分度值是1 mm，读数要估读到0.1 mm＝2×50×0.001×9.8 N＝0.98 N，所以弹簧弹力伸长量＝弹簧长度－弹簧的原长，所以需要测量不挂钩码时弹簧的长度，某同学在做“验证力的平行四边形定则”的实验时，实验情况如图所示，在平整的木板上钉上一张白纸，用图钉将橡皮条的一端固定在点为橡皮条与细绳的结点．用两个弹簧测力计分别拉细绳并记下橡皮条与细绳的结点被拉至的位置；某物理兴趣小组在“验证平行四边形定则”的实验中，找到两条劲度系数相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、白纸、钉子，设计了如图所示实验，将两条橡皮筋的一端用细绳连接于结点O，两条橡皮筋的另一端分别挂在墙上的钉子A及重物C上，同时用一条细绳一端与结点O相连，另一端用钉子B固定在墙上．(1)为完成该实验，下述操作中不必要的是________________________________________________________________________．A．记录细绳OB的位置B．测量每条橡皮筋的伸长量C．记录悬挂重物后结点O的位置D．测量细绳OB的长度(2)为了减小实验误差，以下采取的措施必要的是________．A．两橡皮筋必须等长，粗细相同B．每条橡皮筋的伸长量应尽可能大C．细绳、橡皮筋都应与竖直墙面平行D．拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳或橡皮筋方向的两点要适当远些答案：(1)D (2)CD解析：(1)实验时要记录细绳OB的位置，从而记录力的方向，选项A有必要；测量每条橡皮筋的伸长量，从而计算力的大小，选项B有必要；记录悬挂重物后结点O的位置，选项C有必要；没必要测量细绳OB的长度，选项D没必要，故选D.(2)两橡皮筋等长、粗细相同，对减小实验误差没有作用，故A错误；每条橡皮筋的伸长量不能太大，也不能太小，故B错误；测量力的实验要求尽量准确，为了减小实验误差，操作中要求细绳和橡皮筋都应与竖直墙面平行，故C正确；为了更加准确地记录力的方向，标记同一细绳或橡皮筋方向的两点要适当远些，故D正确．7．(2018·山西太原质检)某同学在做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中，所用实验装置如图甲所示，所用钩码质量均为30 g．他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，并将数据填在表中．实验中弹簧始终未超过弹性限度，取g＝10 m/s2.(1)根据实验数据在图乙所示的坐标系中作出弹簧所受弹力大小与弹簧总长度之间的函数关系的图线.钩码质量/g 0306090120150弹簧总长度/cm 6.007.008.009.0010.0011.00(2)该弹簧的自然长度为________cm；劲度系数k＝________N/m.(3)若该弹簧所能承受的最大拉力(超过此值就不是弹性形变)为10.2 N，则弹簧的最大长度为L m＝________cm.(4)图线延长后与纵轴的交点的物理意义是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.答案：(1)如图所示(2)6 30 (3)40 (4)弹簧被压缩1 cm 时的弹力为0.3 N解析：(2)作出的F －L 图线与横轴的交点表示弹簧所受弹力F ＝0时弹簧的长度，即弹簧的自然长度，由图知为6 cm ；图线的斜率即为弹簧的劲度系数k ＝ΔF Δx＝30 N/m.(3)由图象可以得出图线的数学表达式为F ＝30L －1.8(N)，所以当弹簧弹力为10.2 N 时弹簧长度最大，即L m ＝0.4 m ＝40 cm.(4)图线延长后与纵轴的交点表示弹簧长度为5 cm 时的弹力，此时弹簧被压缩了1 cm ，即表示弹簧被压缩1 cm 时的弹力为0.3 N.刷最新原创——抓重点8．某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻弹簧一端固定于某一深度h ＝0.25 m 、开口向右的小筒中，如图甲所示．(弹簧的原长经筒短些)，如果本实验的长度测量工具只能测量出筒外弹簧的长度l ，现要测出弹簧的原长l 0和弹簧的劲度系数，该同学通过改变所挂钩码的个数来改变l 并记下弹力F ，作出F －l 图线如图乙所示．(1)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧竖直悬挂放置相比较，优点在于：________________________________________________________________________.(2)弹簧的劲度系数为________ N/m.(3)弹簧的原长l 0＝________m.答案：(1)避免弹簧自身重力对实验的影响 (2)100(3)0.15解析：(2)根据题图乙结合数学知识可知，在弹性限度内，弹力与弹簧的伸长量成正比．设弹簧的原长为l 0，则根据胡克定律有F ＝k (h －l 0＋l )＝kl ＋k (h －l 0)，由此可知，图象的斜率大小表示劲度系数，故k ＝100 N/m.(3)当l ＝0时，F ＝10 N ，代入数据可解得l 0＝0.15 m.9．某物理学习小组用如图甲所示装置来研究橡皮筋的劲度系数(遵循胡克定律且实验中弹力始终未超过弹性限度)，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，原长为L 0的橡皮筋的上端固定在O 点，下端挂一重物．用与白纸平行的水平力(由拉力传感器显示其大小)作用于N 点，静止时记录下N 点的位置a ，请回答：(1)若拉力传感器显示的拉力大小为F ，用刻度尺测量橡皮筋ON 的长为L 及N 点与O 点的水平距离为x ，则橡皮筋的劲度系数为________(用所测物理量表示)．(2)若换用另一根原长相同的橡皮筋，重复上述过程，记录静止时N 点的位置b ，发现O 、a 、b 三点刚好在同一直线上，其位置如图乙所示，则下列说法中正确的是________．A ．第二次拉力传感器显示的拉力示数较大B ．两次拉力传感器显示的拉力示数相同C ．第二次所用的橡皮筋的劲度系数小D ．第二次所用的橡皮筋的劲度系数大答案：(1)FL x L －L 0(2)BC解析：(1)令橡皮筋与竖直方向夹角为θ，重物重力为G ，结点N 在竖直拉力(重物重力G )、橡皮筋拉力T 和水平拉力F 作用下处于平衡状态，满足图示关系，则sin θ＝F T，而sin θ＝x L ，T ＝k (L －L 0)，联立得k ＝FL x L －L 0.(2)由受力图知 F ＝G tan θ，两次中G 、θ均相同，所以两次拉力传感器显示的拉力示数相同，A 错，B 对；同理，两次橡皮筋的拉力也相同，而橡皮筋的原长相同，第二次的伸长量长，由胡克定律知第二次所用的橡皮筋的劲度系数小，C 对，D 错．10．如图所示，某实验小组同学利用DIS 实验装置研究支架上力的分解．A 、B 为两个相同的双向力传感器，该类型传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负．B 固定不动并通过光滑铰链连接一直杆，A 可沿固定的圆弧形轨道(圆心在O 点)移动，A 连接一不可伸长的轻绳，轻绳另一端系在杆右端O 点构成支架，实验时始终保持杆在水平方向，取重力加速度大小g ＝10 m/s 2，计算结果保留一位有效数字．操作步骤如下：①测量轻绳与水平杆的夹角θ；②对两个传感器进行调零；③用另一根轻绳在O 点悬挂一钩码，记录两个传感器的读数；④取下钩码，移动A ，改变θ角；⑤重复上述实验步骤，得到的数据记录在表格中.F 1/N 2.001 1.155 … 1.156 2.002F 2/N －1.733 －0.578 … 0.579 1.734θ 30° 60° … 120° 150°(1)根据表格数据可得，A 对应的是表中力________(选填“F 1”或“F 2”)，钩码质量为________kg.挂上钩码后，A 沿固定轨道移动过程中轻绳AO 拉力的最小值为________N.(2)每次改变θ角后都要对传感器进行调零，此操作目的是________．A ．因为事先忘记调零B ．何时调零对实验结果没有影响C ．可以完全消除实验的误差D ．消除直杆自身重力对结果的影响答案：(1)F 1 0.1 1 (2)D解析：(1)由表格数据可知，F 1都是正值，传感器受到的都是拉力，因绳子只能提供拉力，故A 对应的是表中力F 1.当θ＝30°时，对点O 受力分析有F 1sin30°＝mg ，解得m ＝0.1 kg ，当AO 方向竖直时，拉力最小，则最小值为F ＝mg ＝1 N ．(2)本实验中多次对传感器进行调零，是为了消除直杆自身重力对结果的影响，故D 正确．。

第6讲实验：探究弹力和弹簧伸长的关系基础巩固1.[2017北京朝阳二模,21(1)]如图所示,在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,下列说法正确的是。

A.应当在钩码静止时读取数据B.应当在弹簧处于水平自然状态时测量弹簧的原长C.应当在弹簧处于自然下垂状态时测量弹簧的原长D.若以弹簧长度为横坐标,以弹簧弹力为纵坐标,根据各组数据所绘制图线的斜率即该弹簧的劲度系数2.(2017北京朝阳期中,14)某同学利用图甲所示的装置探究弹簧弹力和伸长的关系。

甲乙(1)该同学将弹簧的上端与刻度尺的零刻度对齐,读出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺的刻度值,然后在弹簧下端挂上钩码,并逐个增加钩码,依次读出指针所指刻度尺的刻度值,所读数据列表如下(设弹簧始终未超过弹性限度,取重力加速度g=9.80 m/s 2):在图甲中,挂30 g 钩码时刻度尺的读数为 cm 。

(2)如图乙所示,该同学根据所测数据,建立了x-m 坐标系,并描出了5组测量数据,请你将第2组数据描在坐标纸上(用“+”表示所描的点),并画出x-m 的关系图线。

(3)根据x-m 的关系图线可得该弹簧的劲度系数约为 N/m(结果保留3位有效数字)。

3.[2017北京海淀期中,12(1)]某研究性学习小组的同学们做了以下两个关于弹簧的实验。

在做探究弹簧弹力的大小与其伸长量的关系实验中,设计了如图所示的实验装置。

在弹簧两端各系一轻细的绳套,利用一个绳套将弹簧悬挂在铁架台上,另一端的绳套用来悬挂钩码。

同学们先测出不挂钩码时弹簧的长度,再将钩码逐个挂在弹簧的下端,每次都测出相应的弹簧总长度L,再算出弹簧伸长的长度x,并将数据填在下面的表格中。

(实验过程中,弹簧始终在弹性限度内)①在如图所示的坐标纸上已经描出了其中5次测量的弹簧弹力大小F与弹簧伸长的长度x对应的数据点,请把第4次测量的数据对应点描绘出来,并作出F-x图线。

②根据上述的实验过程,并对实验数据进行分析可知,下列说法中正确的是。

高考弹簧问题专题详解高考动向弹簧问题能够较好的培养学生的分析解决问题的能力和开发学生的智力，借助于弹簧问题，还能将整个力学知识和方法有机地结合起来系统起来，因此弹簧问题是高考命题的热点，历年全国以及各地的高考命题中以弹簧为情景的选择题、计算题等经常出现，很好的考察了学生对静力学问题、动力学问题、动量守恒和能量守恒问题、振动问题、功能关系问题等知识点的理解，考察了对于一些重要方法和思想的运用。

知识升华一、弹簧的弹力1、弹簧弹力的大小弹簧弹力的大小由胡克定律给出，胡克定律的内容是：在弹性限度内，弹力的大小与弹簧的形变量成正比。

数学表达形式是：F=kx 其中k是一个比例系数，叫弹簧的劲度系数。

说明：①弹力是一个变力，其大小随着弹性形变的大小而变化，还与弹簧的劲度系数有关；②弹簧具有测量功能，利用在弹性限度内，弹簧的伸长（或压缩）跟外力成正比这一性质可制成弹簧秤。

2、弹簧劲度系数弹簧的力学性质用劲度系数描写，劲度系数的定义因弹簧形式的不同而不同，以下主要讨论螺旋式弹簧的劲度系数。

（1）定义：在弹性限度内，弹簧产生的弹力F（也可认为大小等于弹簧受到的外力）和弹簧的形变量（伸长量或者压缩量）x的比值，也就是胡克定律中的比例系数k。

（2）劲度系数的决定因素：劲度系数的大小由弹簧的尺寸和绕制弹簧的材料决定。

弹簧的直径越大、弹簧越长越密、绕制弹簧的金属丝越软越细时，劲度系数就越小，反之则越大。

如两根完全相同的弹簧串联起来，其劲度系数只是一根弹簧劲度系数的一半，这是因为弹簧的长度变大的缘故；若两根完全相同的弹簧并联起来，其劲度系数是一根弹簧劲度系数的两倍，这是相当于弹簧丝变粗所导致；二、轻质弹簧的一些特性轻质弹簧：所谓轻质弹簧就是不考虑弹簧本身的质量和重力的弹簧，是一个理想化的模型。

由于它不需要考虑自身的质量和重力对于运动的影响，因此运用这个模型能为分析解决问题提供很大的方便。

性质1、轻弹簧在力的作用下无论是平衡状态还是加速运动状态，各个部分受到的力大小是相同的。