關於彈簧的題目是初高中物理學習過程不可忽視的一類難題。但是所謂難者不會,會者不難,今天我們來研究一種題型:彈簧在水平方向上來回運動的情況。
首先要知道:
1、彈簧的彈力方向始終與形變方向相反(前提是彈性形變)。
2、彈簧的彈力大小與其形變量成正比(前提是彈性形變)
3、受力方向與運動方向相同時做加速運動,受力方向與運動方向相反時做減速運動。

如上圖所示,在光滑的水平檯面上,一輕彈簧左端固定,右端連接一金屬小球,O點是彈簧保持原長時小球的位置。開始時通過小球壓縮彈簧到A位置(已知AO=OB),釋放小球,研究小球在水平方向上的受力和運動情況。
詳細分析如下:
①對整個小球受力分析
豎直方向
只受到支持力和重力,二者相互平衡且題目只考慮水平方向。

水平方向
題幹明確指出水平面光滑,故只受到彈簧的彈力。
②各個位置的受力分析(水平方向)
A點:

如上圖,彈簧處於壓縮形變且壓縮方向水平向左,故小球受到彈簧的彈力方向水平向右。
O點:

在該點彈簧恢復到原長,沒有發生形變,故彈力大小為零。
易錯點:在該點雖然水平方向受力為零,但是無論從A到O還是從B到O,由於慣性,小球不會靜止。
從A到O:
彈力:隨著彈簧形變量變小,彈力逐漸變小;
小球速度:受力方向與運動方向一致,故小球在做加速運動;
能量轉化:彈簧的彈性勢能轉化為小球的動能。
B點:

彈簧處於拉伸形變且拉伸形變方向水平向右,故小球所受彈力方向水平向左。
從O到B點:
彈力:隨著彈簧形變量變大,彈力變大;
小球速度:受力方向與運動方向相反,小球做減速運動;
能量轉化:小球的動能轉化為彈簧的彈性勢能。
本題由於不受摩擦力作用,故沒有能量損失,小球會一直來回運動下去。
彈簧的問題相對是比較複雜的,本節研究的是水平方向的且不考慮摩擦力,相對簡單一點。如果考慮摩擦力的話,那又難度加大了。後面還會遇到彈簧在豎直方向使用的情況。
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