弹簧力1

弹簧的强度计算1、弹簧的受力图示的压缩弹簧，当弹簧受轴向压力F时，在弹簧丝的任何横剖面上将作用着：扭矩 T= FRcosα ，弯矩 M= FRsinα，切向力F Q = Fcosα和法向力 N F = Fsinα （式中R为弹簧的平均半径）。

由于弹簧螺旋角α的值不大（对于压缩弹簧为6～90 ）,所以弯矩M和法向力N 可以忽略不计。

因此，在弹簧丝中起主要作用的外力将是扭矩T和切向力Q。

α的值较小时，cosα≈ 1,可取T = FR 和 Q = F。

这种简化对于计算的准确性影响不大。

当拉伸弹簧受轴向拉力F时，弹簧丝横剖面上的受力情况和压缩弹簧相同，只是扭矩T 和切向力Q均为相反的方向。

所以上述两种弹簧的计算方法可以一并讲述。

2、弹簧的强度从受力分析可见，弹簧受到的应力主要为扭矩和横向力引起的剪应力，对于圆形弹簧丝系数K s可以理解为切向力作用时对扭应力的修正系数，进一步考虑到弹簧丝曲率的影响，可得到扭应力式中K为曲度系数。

它考虑了弹簧丝曲率和切向力对扭应力的影响。

一定条件下钢丝直径3、弹簧的刚度圆柱弹簧受载后的轴向变形量式中n为弹簧的有效圈数；G为弹簧的切变模量。

这样弹簧的圈数及刚度分别为对于拉伸弹簧，n>20时，一般圆整为整圈数，n<20时，可圆整为1/2圈；对于压缩弹簧总圈数n的尾数宜取1/4、1/2或整圈数，常用1/2圈。

为了保证弹簧具有稳定的性能，通常弹簧的有效圈数最少为2圈。

C值大小对弹簧刚度影响很大。

若其它条件相同时，C值愈小的弹簧，刚度愈大，弹簧也就愈硬；反之则愈软。

不过，C值愈小的弹簧卷制愈困难，且在工作时会引起较大的切应力。

此外，k值还和G、d、n有关，在调整弹簧刚度时，应综合考虑这些因素的影响。

4、稳定性计算压缩弹簧的长度较大时，受载后容易发生图a)所示的失稳现象，所以还应进行稳定性的验算。

为了便于制造和避免失稳现象出现，通常建议弹簧的长径比 b =H0/D2 按下列情况取为：弹簧两端均为回转端时，b≤2.6；弹簧两端均为固定端时，b≤5.3 ；弹簧两端一端固定而另一端回转时，b≤3.7。

物理必修一第一章知识点总结6篇第1篇示例：物理是自然科学的一门重要学科，通过对物质、能量、运动等自然现象的研究，探索了世界的本质规律。

而物理必修一第一章《力学基础》是物理学习的入门章节，主要介绍了基本力学概念和物体运动规律。

下面就让我们来总结一下这一章的知识点。

1. 运动的描述运动是物体位置随时间发生的变化。

物体在空间中的位置可以用坐标系表示，通过位置矢量和时间的关系描述物体的运动状态。

运动状态分为匀速运动和变速运动。

匀速运动是指物体在单位时间内相同的时间内相同的距离，速度不变。

变速运动是指物体在单位时间内的位移不同，速度不断发生变化。

2. 力的概念力是描述物体运动状态变化的因素之一，是使物体从静止状态转变为运动状态，或使物体运动状态发生改变的原因。

力的大小用牛顿（N）表示。

根据牛顿第一定律，物体要改变运动状态必须受到外力的作用。

常见的力有重力、弹力、摩擦力等。

3. 牛顿三定律牛顿第一定律：任何物体都要保持静止或匀速直线运动状态，直到受到外力的作用。

这也是惯性定律的基础。

牛顿第二定律：物体的加速度与受到的力成正比，与物体的质量成反比。

即a = F/m。

牛顿第三定律：作用力与反作用力大小相等，方向相反，且作用于不同物体上。

4. 力的合成当物体同时受到多个力的作用时，这些力可以合成一个合力。

合力的大小和方向由各力的合成规律决定。

合力的大小等于各力合成的矢量和，方向与合成的方向一致。

5. 运动规律牛顿第二定律指出了物体运动的规律：物体受到的合力与加速度成正比，与物体的质量成反比。

即F = ma。

通过这个公式可以计算物体的运动状态，包括速度、加速度、位移等。

在学习物理必修一第一章《力学基础》的过程中，我们需要理解这些基本概念和定律，并能够应用到具体的问题中去。

通过实际的计算练习和实验操作，加深对物理规律的理解和掌握。

希望大家能够认真学习，掌握物理知识，提高解决问题的能力。

【2000字】第2篇示例：物理学作为自然科学的一门重要学科，主要研究自然界中的物质和能量的运动规律。

第九讲 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 实验：探究两个互成角度的力的合成规律实验二：探究弹簧弹力与形变量的关系一.实验原理弹簧受到拉力作用会伸长，平衡时弹簧的弹力和外力大小相等；弹簧的伸长量越大，弹力也就越大。

二.实验器材铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸。

三.实验步骤(1)安装实验器材(如图所示)。

(2)测量弹簧的伸长量(或总长)及所受的拉力(或所挂钩码的质量)，列表作出记录，要尽可能多测几组数据。

(3)根据所测数据在坐标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标。

(4)按照在图中所绘点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(包括直线)，所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同。

(5)以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如果不行再考虑二次函数。

2、函数法弹力F 与弹簧伸长量x 满足F ＝kx 的关系。

四.数据处理3.图像分析法：作出F－Δx图像，如图2所示。

此图像是过坐标原点的一条直线，即F和Δx成正比关系。

作图的规则：(1)要在坐标轴上标明轴名、单位，恰当地选取纵轴、横轴的标度，并根据数据特点正确确定坐标起点，使所作出的图图2像尽可能占满整个坐标图纸。

若弹簧原长较长，则横坐标的起点可以不从零开始。

(2)作图线时，尽可能使直线通过较多的点，不在直线上的点也要尽可能均匀分布在直线的两侧(若有个别点偏离太远，则是因偶然误差太大所致，应舍去)。

(3)要注意坐标轴代表的物理量的意义，注意分析图像的斜率、截距的意义。

五.注意事项(1)不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过度拉伸，超过弹簧的弹性限度。

(2)尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据。

(3)观察所描点的走向：本实验是探究性实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点。

(4)统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。

牛顿第二定律弹簧切断问题
当系统中存在弹簧时，剪断弹簧的瞬间，弹簧的弹力不能瞬间消失，这种力被称为非瞬变力。

与这种力相对的是瞬变力，如细绳中的拉力。

以牛顿第二运动定律为基础来分析这个问题，物体的加速度和作用力成正比，与物体质量成反比。

当作用力消失时，加速度也会随之消失。

因此，当剪断弹簧的瞬间，弹簧的弹力消失，导致与之关联的加速度也消失。

具体到题目中的情况，假设有一个物体通过弹簧连接在另一个物体上，当弹簧被切断的瞬间，弹簧的弹力瞬间消失。

而这个弹力的消失会导致原本由弹力产生的加速度也瞬间消失。

因此，无论物体的质量如何，当弹簧被切断后，物体都将保持切断瞬间的速度和方向，而不会产生额外的加速度。

总之，在考虑牛顿第二运动定律和瞬变力、非瞬变力的概念时，理解系统中力的作用和消失是解答这类问题的关键。

1、轻弹簧的弹力大小特点、测力计一知能掌握（一）轻弹簧的弹力特点1.弹簧弹力的大小可根据胡克定律计算（在弹性限度内）。

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。

即F=kx，说明：①其中x是弹簧的形变量（与原长相比的伸长量或缩短量，不是弹簧的实际长度）；②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.轻弹簧各个部分受到的力大小是相同的，两端所受的弹力一定等大反向。

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

轻弹簧两端所受的弹力一定等大反向。

其伸长量等于弹簧任意位置受到的力和劲度系数的比值证明如下：以轻弹簧为对象，设两端受到的弹力分别为F1、F2，根据牛顿第二定律，F1+F2=ma，由于m=0，因此F1+F2=0，即F1、F2一定等大反向。

如图1和2中相同的轻弹簧，其端点受到相同大小的力时，无论弹簧是处于静止、匀速还是加速运动状态，各个弹簧的伸长量都是相同的。

3.压缩和拉伸相同量时，弹力大小相等方向相反。

弹簧的形变有拉伸和压缩两种情形，拉伸和压缩形变对应弹力的方向相反。

分析弹力时，在未明确形变的具体情况时，要考虑到弹力的两个可能的方向。

（二）弹簧测力计的原理在弹性限度内，弹力的大小与弹簧的形变量（伸长或压缩）成正比，弹力的增量与弹簧形变量的增量也成正比，即、，利用弹簧的这一性质可制成弹簧秤，且弹簧秤的刻度是均匀的，弹簧具有测量功能。

（三）静止的轻弹簧平衡时两种可能的形变在含有弹簧的静力学问题中，当弹簧所处的状态没有明确给出时，必须考虑到弹簧既可以处于拉伸状态，也可以处于压缩状态，必须全面分析各种可能性，以防漏解。

二探索提升题型一对轻弹簧的理解【典例1】（2004全国理综）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。