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教師資格證考試化學(xué)備考：彈簧模型

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

對(duì)于教資筆試高中物理部分，彈簧模型時(shí)常出現(xiàn)。一旦出現(xiàn)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(yùn)動(dòng)，其所受的力的大小，方向、速度、加速度、能量轉(zhuǎn)換都會(huì)發(fā)生變化。

對(duì)于彈簧類的問(wèn)題我們可以從一下的角度來(lái)進(jìn)行探討一下。對(duì)于彈簧模型來(lái)說(shuō)，其中是有一些特殊的位置需要注意的，這也類似于臨界問(wèn)題。當(dāng)我們找準(zhǔn)這些點(diǎn)之后，彈簧類的問(wèn)題也就沒有那么難了。

針對(duì)彈簧中的一些常見的情況，我們可以把它定義為4個(gè)點(diǎn)，6個(gè)過(guò)程的模型。如下圖所示。

A點(diǎn)是物體下落的原點(diǎn)，B點(diǎn)是物體與彈簧剛剛接觸的點(diǎn)，C點(diǎn)是彈簧對(duì)物體的彈力等于物體重力的點(diǎn)，D點(diǎn)是物體到達(dá)的最低位置處的點(diǎn)。不計(jì)能量損失，這四個(gè)點(diǎn)，把物體下落和上升的過(guò)程分成了6個(gè)部分。接下來(lái)，我們就這幾個(gè)過(guò)程從力——加速度——速度——能量的角度分別來(lái)看一下。

A-B：此過(guò)程中，物體只受到重力的作用，做自由落體運(yùn)動(dòng)，故加速度為定值g，速度一直一增加，重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加。

B-C：此過(guò)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(gè)過(guò)程中物體做加速度一直減小的加速運(yùn)動(dòng)，速度一直在增加。由于彈簧發(fā)生了形變，故物體重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，彈簧彈性勢(shì)能增加。整個(gè)系統(tǒng)能量守恒。

C-D：此過(guò)程中，C處彈力等于重力，之后彈力進(jìn)一步增加，故在C點(diǎn)物體有最大的速度，即最大的動(dòng)能。之后，物體所受合力向上，故作減速運(yùn)動(dòng)，減小幅度越來(lái)越快，加速度向上，且加速度逐漸增加。動(dòng)能減小，重力勢(shì)能減小，由于彈簧進(jìn)一步壓縮，彈性勢(shì)能增加。整個(gè)系統(tǒng)能量守恒。到達(dá)D點(diǎn)之后，物體速度變?yōu)?，有向上最大的加速度。物體重力勢(shì)能最小，此時(shí)彈簧彈力達(dá)到最大值，彈簧彈性勢(shì)能最大。整個(gè)系統(tǒng)能量守恒。注意：此時(shí)物體的加速度大小與物體下落的高度，即AB的距離有關(guān)，可能比g大?？赡鼙萭小。

之后，物體開始返回，返回的過(guò)程中，與下落過(guò)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。