TI杯物理竞赛弹力知识点梳理

编辑:sx_liax

2016-09-27

弹力做功与弹性势能变化的关系:弹力做正功,弹性势能减少;弹力做负功,弹性势能增加。这一点与重力做的功与重力势能的分析是类似的。接下来我们一起来看看TI杯物理竞赛弹力知识点

TI杯物理竞赛弹力知识点梳理

弹力的概念

在新课标必修1第55页有弹力的如下定义:发生弹性形变的物体,由于要恢复原长,对其接触的物体产生力的作用,这种力叫弹力。

定义中的弹性形变指的是能够恢复原状的形变;并不是所有的形变都是弹性形变。


TI杯物理竞赛弹力知识点


弹力与重力、摩擦力一起并称力学三大典型力。我们在高中物理题目中最典型的弹力就是弹簧的弹力。从弹力定义来说,日常生活中的压力、支持力、绳子拉力都是弹力。比如,一本书放在桌面上,桌面给其的支持力就是弹力,只不过桌面的弹性形变很小,我们肉眼观察不到。

弹力的方向


TI杯物理竞赛弹力知识点


弹力的方向研究是一个考点,如果是综合题,涉及到复杂的运动模式,弹力方向判断就很不容易;比如,竖直方向弹簧放置的振动模式。

下面我们来一起复习下教材中弹力方向的具体规定。

弹力的方向的规定:

(1)弹簧弹力的方向:压缩的弹簧给物体斥力;伸缩状态的弹簧给物体引力;弹力的方向与形变量△x相关。

(2)压力、支持力的方向总是垂直于接触面,指向被挤压或被支持的物体。

(3)绳对物体的拉力(拉力是弹力中的一种)总是沿着绳,且指向绳收缩的方向。

对比下,不难看出,弹力方向的分析远比重力方向复杂。

弹力的大小

高中物理中弹力问题是非常重要的考点。尤其是涉及到竖直放置弹簧、多物体连接的,且涉及到摩擦了综合问题,在高考试题和模考题中经常出现。对于大部分的高考生这些问题相当难处理,最值得一提的是,北京高考物理试卷(笔者编辑此文时间为2012年)最近五年内,都没有出现过弹力的综合解答题,因此北京考生要特别需要注意涉及弹力的综合型大题。


TI杯物理竞赛弹力知识点


我们还是先来复习课本上弹力的大小的相关规定。高中物理阶段,我们研究弹力的大小都是满足胡克定律的。胡克定律可表示为(在弹性限度内):F=kx,(形变量可以是伸长量也可以是压缩量);此公式还可以表示成ΔF=kΔx,即弹簧弹力的大小改变量和弹簧形变量的改变量也成正比。在这里,王尚老师给大家补充两个基础知识:两根弹簧串联后组成的“新弹簧”总劲度变小;两根弹簧并联后组成的“新弹簧”总劲度变大。如果您没有推导过,请课下自己推导下。下面我们来讲解弹性势能的概念,因为弹簧的问题,总是结合着能量的变化;对弹性势能的考察,是全国各地高考的一大热点和难点。而且,笔者预测在接下来2013年或2014年,北京高考物理压轴题中很有可能会考察到弹力。

弹簧的考题

从历年物理试卷分析来看,弹力的方向判断总是结合受力分析、机械能守恒定律、动量、电磁感应进行综合性命题。高中物理中的弹力是力学三大常见力之一,弹力的方向分析是这三个力中最难的。简单的弹力的方向判断没有任何考察的意义,因为区分度太小(大家都会做),因此学会在这些综合题中应用就显得非常重要。

前文中讲到的弹力的方向规定必须铭记于心,这是解决任何综合题中弹力的方向的基础与前提条件。另外笔者建议大家最好结合一些典型的例题来帮助大家记忆;而且,这些典型题最后隔一段时间就再复习一遍。这样在处理考试中弹簧类解答题时,大家才不会因为弹力概念或方向判定而丢分或影响答题时间。


TI杯物理竞赛弹力知识点


一些高考试题或模拟考题中,弹簧竖直方向放置。这类问题的考察,在弹力的基础上融入了重力的因素,往往有借助于两个物体相碰导致的振动情况分析,无疑增加了难度。

弹性势能的概念

弹性势能指的是发生弹性形变的物体各部分之间,由于有弹力的作用所具有的势能。同一弹性物体在一定范围内形变越大,具有的弹性势能就越多,反之,则越小。确定弹力势能的大小需选取零势能的状态,一般选取弹簧未发生任何形变,而处于自由状态的情况下其弹力势能为零。对于弹簧来说,弹性势能和弹簧的劲度系数k、形变量Δx有关,与其他物理量无关。E弹=1/2 k*x^2;这个公式不属于北京地区高考物理大纲要求内容,但是记住总比不记要好。

精品小编为大家提供的TI杯物理竞赛弹力知识点,大家仔细阅读了吗?最后祝同学们学习进步。

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