高一物理教案：平衡條件的應(yīng)用

1、高一物理教案：平衡條件的應(yīng)用【】鑒于大家對(duì)查字典物理網(wǎng)非常關(guān)注，小編在此為大家搜集整理了此文高一物理教案：平衡條件的應(yīng)用，供大家參考!本文題目：高一化學(xué)教案：平衡條件的應(yīng)用第4節(jié) 平衡條件的應(yīng)用之彈簧問(wèn)題在中學(xué)階段，不考慮質(zhì)量的輕彈簧，是一種常見(jiàn)的理想化物理模型，在彈性限度內(nèi)其彈力遵從胡克定律.借助輕彈簧設(shè)置復(fù)雜的物理情景，來(lái)考察胡克定律的應(yīng)用、物體的平衡.例1：如下圖，一根輕彈簧上端固定在O點(diǎn)，下端拴一個(gè)鋼球P，球處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)對(duì)球施加一個(gè)程度向右的外力F，使球緩慢偏移，在挪動(dòng)中的每一個(gè)時(shí)刻，都可以認(rèn)為鋼球處于平衡狀態(tài).假設(shè)外力F方向始終程度，挪動(dòng)中彈簧與豎直方向的夾角 90，且彈簧的伸長(zhǎng)

2、量不超過(guò)彈性限度，那么下面給出的彈簧的伸長(zhǎng)量x與cos的函數(shù)關(guān)系圖象中，最接近的是 分析思路一：通常采用解析法找出彈簧的伸長(zhǎng)量x與cos之間的函數(shù)關(guān)系來(lái)解題.思路二：根據(jù)四個(gè)選項(xiàng)中各個(gè)圖象的特點(diǎn)，結(jié)合此題動(dòng)態(tài)平衡也可以用假設(shè)法來(lái)解題.解答解法一：彈簧與豎直方向的夾角為時(shí)，鋼球P受到重力G、程度力F和彈簧拉力kx作用而平衡，如下圖，那么有kxcos= G，即x = Gkcos ，可見(jiàn)x與cos之間的關(guān)系圖象是一條雙曲線.解法二：假設(shè)趨近于90即彈簧趨近于程度位置，那么cos趨近于0，在這種情況下，由平衡條件可知，彈簧的拉力應(yīng)趨近于無(wú)窮大，彈簧的伸長(zhǎng)量x也應(yīng)趨近于無(wú)窮大，四個(gè)選項(xiàng)中只有D選項(xiàng)符合：

3、當(dāng)cos趨近于0時(shí)，x趨近于無(wú)窮大.答案D.規(guī)律小結(jié)用解析法來(lái)解動(dòng)態(tài)平衡的圖象問(wèn)題時(shí)，通常是對(duì)研究對(duì)象進(jìn)展受力分析，建立平衡方程，解出縱軸代表的因變量與橫軸代表的自變參量之間的的函數(shù)關(guān)系，然后根據(jù)函數(shù)關(guān)系來(lái)確定其對(duì)應(yīng)的詳細(xì)圖象.對(duì)于選擇題中動(dòng)態(tài)平衡的圖象問(wèn)題，嘗試用假設(shè)法解，有時(shí)快捷有效.注意：球緩慢偏移的過(guò)程中彈簧受到的拉力變大，此題極易受到彈簧的伸長(zhǎng)量與受到的彈力成正比的影響而錯(cuò)選A。例2：如下圖，把重為20N的物體放在傾角 = 30的粗糙斜面上，物體上端與固定在斜面上的輕彈簧相連接，彈簧與斜面平行.假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，物體與斜面間的最大靜摩擦力為12N，那么彈簧對(duì)物體的彈力 A.可

4、能為24N，方向沿斜面向上B.可能為零C.可能為4N，方向沿斜面向上D.可能為4N，方向沿斜面向下分析因?yàn)樾泵鎸?duì)物體靜摩擦力的情況不清楚，彈簧是被壓縮還是被拉伸也不清楚，所以需要討論加以判斷.解答 因?yàn)橄禄1 = mgsin30 = 10N小于最大靜摩擦力Fm，所以彈簧可能被壓縮、可能被拉伸、也可能處于自然狀態(tài)即選項(xiàng)B正確.假設(shè)斜面對(duì)物體的靜摩擦力方向沿斜面向上、大小剛好到達(dá)12N，那么彈簧對(duì)物體的彈力方向沿斜面向下、大小為12N 10N = 2N，所以假設(shè)彈簧對(duì)物體的彈力方向沿斜面向下，那么彈力大小不超過(guò)2N，可見(jiàn)選項(xiàng)D錯(cuò)誤.假設(shè)斜面對(duì)物體的靜摩擦力方向沿斜面向下、大小剛好到達(dá)12N，那

5、么彈簧對(duì)物體的彈力方向沿斜面向上、大小為12N +10N = 22N，所以假設(shè)彈簧對(duì)物體的彈力方向沿斜面向上，那么彈力大小不超過(guò)22N，可見(jiàn)選項(xiàng)C正確，A錯(cuò)誤.答案BC規(guī)律小結(jié)由于彈簧可能被壓縮、可能被拉伸、也可能處于自然狀態(tài)，靜摩擦力的大小不超過(guò)最大靜摩擦力，所以彈簧彈力與靜摩擦力結(jié)合的題目往往要討論加以判斷.注意：此題極易認(rèn)為彈簧對(duì)物體的彈力大小F滿足：Fm - F1 Fm + F1即2N 22N，因沒(méi)有考慮方向問(wèn)題而錯(cuò)選CD。例3：在傾角為30的光滑斜面底端固定一個(gè)垂直于斜面的擋板，物體A、B用輕彈簧連接并放在斜面上靜止不動(dòng)，如下圖.物體A的質(zhì)量為2kg，物體B的質(zhì)量為1kg，彈簧的勁度

6、系數(shù)為100N/m.現(xiàn)將物體B從靜止?fàn)顟B(tài)沿斜面向下壓10cm后釋放，g取10m/s2，那么B運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中 A.物體A不會(huì)分開(kāi)擋板，A對(duì)擋板的最小壓力為5NB.物體A不會(huì)分開(kāi)擋板，A對(duì)擋板的最小壓力為10NC.物體A不會(huì)分開(kāi)擋板，B振動(dòng)的振幅為15cmD.物體A會(huì)分開(kāi)擋板分析雖然在B運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中物體A會(huì)不會(huì)運(yùn)動(dòng)不清楚，但我們可以假設(shè)A始終不動(dòng)，求出彈簧的最大拉力Fm，然后將Fm與mAgsin30進(jìn)展比較來(lái)判斷A會(huì)不會(huì)分開(kāi)擋板.解答A、B的重力沿斜面的分力分別為GA = mAgsin30 = 10N、GB = mBgsin30 = 5N，彈簧的壓縮量為x0 = mBgsin30k = 5cm.下壓

7、x = 10cm時(shí)，釋放瞬間B的合外力大小為k x + x0 G B = 10N、方向沿斜面向上.假設(shè)A始終不動(dòng)，那么釋放后B將做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振幅為10cm，根據(jù)對(duì)稱性可知，B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)的合外力大小亦為10N、方向沿斜面向下，這時(shí)彈簧的拉力到達(dá)最大，由F合 = Fm + GB得，最大的拉力Fm = F合 - GB = 10N - 5N = 5N，由于Fm GA，所以假設(shè)成立即A不會(huì)分開(kāi)擋板，A對(duì)擋板的最小壓力為GA - Fm = 5N.答案A.規(guī)律小結(jié)因輕彈簧兩端分別與兩物體連接，其形變發(fā)生改變過(guò)程需要一段時(shí)間，即彈簧的彈力不發(fā)生突變，所以釋放瞬間彈簧的彈力仍等于釋放前的彈力.注意：由于受到

8、程度方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子的平衡位置處彈力為零定勢(shì)思維的影響，此題極易認(rèn)為B振動(dòng)的振幅為x + x0 = 15cm而錯(cuò)選C。同步訓(xùn)練：1、如下圖，質(zhì)量相等的A、B兩物體，在平行于固定斜面的推力F的作用下沿光滑斜面勻速運(yùn)動(dòng).A、B間輕彈簧的勁度系數(shù)為k，那么彈簧的壓縮量為 A.Fk B.F2k C.F3k D.F4k2、如圖，一木板B放在程度面上，木塊A放在B的上面，A的右端通過(guò)程度輕質(zhì)彈簧秤固定在墻壁上.用程度力F向左拉動(dòng)B，使它以速度做勻速運(yùn)動(dòng)，這時(shí)彈簧秤示數(shù)恒為F1.以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是 A.A受到的滑動(dòng)摩擦力的大小等于FB.地面受到的滑動(dòng)摩擦力的大小等于FC.假設(shè)B以2的速度運(yùn)動(dòng)，

9、A受到摩擦力的大小等于2F1D.假設(shè)用2F的力作用在B上，A受到的摩擦力的大小仍等于F1.3、如圖甲所示，一根輕質(zhì)彈簧豎直地放在桌面上，下端固定，上端放一個(gè)重物，穩(wěn)定后彈簧的長(zhǎng)度為L(zhǎng).現(xiàn)將彈簧截成等長(zhǎng)的兩段，將重物等分成兩塊，如圖乙所示連接后，穩(wěn)定時(shí)兩段彈簧的總長(zhǎng)度為L(zhǎng)，那么 A.L = L B.L LC.L L D.因不知彈簧的原長(zhǎng)，故無(wú)法確定4、一根彈簧的伸長(zhǎng)量L = L L0和所受的外力F之間的關(guān)系如下圖，假設(shè)彈簧原長(zhǎng)L0 = 50cm，試就圖線答復(fù)：要使彈簧伸長(zhǎng)到60cm，需要多大的拉力?假如用30N的力壓彈簧，那么彈簧長(zhǎng)度變?yōu)槎嗌?5、質(zhì)量為m的物體A壓在放在地面上的豎直輕彈簧B上，

10、現(xiàn)用細(xì)繩跨過(guò)定滑輪將物體A與另一輕彈簧C連接，當(dāng)彈簧C處在程度位置且右端位于a點(diǎn)時(shí)，它沒(méi)有發(fā)生形變，這時(shí)OA繩豎直，Oc繩程度.彈簧B和彈簧C的勁度系數(shù)分別為k1和k2，不計(jì)定滑輪、細(xì)繩的質(zhì)量和摩擦.現(xiàn)將彈簧C的右端由a點(diǎn)沿程度方向拉到b點(diǎn)時(shí)，彈簧B剛好沒(méi)有形變，求a、b兩點(diǎn)間的間隔 .參考答案1、B解析對(duì)A、B及彈簧整體，由平衡條件得F = 2mgsin30對(duì)B，有kx = mgsin30，解得x = F2k .2、D解析對(duì)A，由平衡條件得，A受到摩擦力的大小Ff1等于F1，只要A與B相對(duì)滑動(dòng)，F(xiàn)f1與F、B的速度均無(wú)關(guān)，所以選項(xiàng)C均錯(cuò)誤，D正確;用F力作用時(shí)，對(duì)A、B整體，有F = F1 + Ff2 = Ff1 + Ff2，所以選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤.3、B解析把甲圖中的彈簧視為等長(zhǎng)的兩段連接起來(lái)，顯然甲、乙兩圖中的四段彈簧的勁度系數(shù)均一樣.由于甲、乙兩圖中下段彈簧受到的壓力一樣大，其長(zhǎng)度一樣;由于甲圖中上段彈簧受到的壓力是乙圖中上段彈簧受到的壓力的兩倍，所以甲圖中上段彈簧的長(zhǎng)度較短，L L.4、解析根據(jù)圖象可知斜率的倒數(shù)表示勁度系數(shù)k，k = 6102N 20cm = 30N/cm當(dāng)L1 = L1 L0 = 60cm 50cm = 10cm時(shí)，F(xiàn)1 = kL1 = 3010N = 300N.當(dāng)F2 = 30N時(shí)，L2 = F2 k = 3030cm = 1