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高中物理必看模型,弹簧串、并联问题,掌握这几点想忘都难!

更新时间:作者:小小条

物理题里,单个弹簧你或许游刃有余,但只要它们一“组队”——串联或并联,是不是就感觉头大了? 别慌!今天这篇干货带你彻底攻克弹簧串并联模型,从此这类题型变成送分题!

高中物理必看模型,弹簧串、并联问题,掌握这几点想忘都难!

核心基石:胡克定律再回顾

在拆解“组合弹簧”之前,我们必须把基础打牢。胡克定律就是这块基石。

黄金公式:F = kx三大关键理解:x是形变量,是弹簧“伸长或缩短了多少”,不是弹簧的总长度!这是最常见扣分点!k是劲度系数,相当于弹簧的“身份证”,软硬程度由它本身的材料、长度、粗细等决定,与外力F无关。静止弹簧,两端受力必相等。计算时,F取任意一端的力量都可以。(这就是为什么图示中两个弹簧测力计示数总相同)

模型概述

在弹性限度内,弹簧发生弹性形变时产生的弹力满足胡克定律。弹簧弹力是一个典型的变力,分析时要明确弹簧状态,准确判断弹簧实际长度与形变量,从而正确判断弹力的方向及大小。

模型要点

1. 胡克定律的内容: 弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F跟弹簧的形变量x(伸长或缩短的长度)成正比。

2. 公式:F=kx

3. 对胡克定律的理解

(1)x是弹簧的形变量(伸长量或压缩量),而不是弹簧形变后的长度。

(2) k为弹簧的劲度系数,反映弹簧的软硬程度,它由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定,与弹力F的大小和形变量x无关。

(3)任何一根静止的弹簧都是两端受力且两端力大小相等,计算形变量时F为弹簧一端受力大小(如图5);图6中两弹簧测力计示数相等。

(4)胡克定律推论:如图2,劲度系数满足

4.胡克定律图像问题:如图2~4,图2中:x为形变量,F为弹力大小;图3中:l为弹簧长度,F为弹力(“+、-”代表方向);图4中:l为弹簧长度,F为弹力大小。三个图像的斜率均代表弹簧的劲度系数。

5.弹簧串、并联问题

(1) 串联弹簧:施加外力F,两根弹簧一端的弹力大小大小相等,如图7所示。

所以:等效劲度系数

(2) 并联弹簧:施加外力,两根弹簧形变量相等,如图8所示。

所以:等效劲度系数


实战提醒

先判断模型:做题第一步,务必看清弹簧是串联还是并联!串联是“首尾相接”,并联是“首首相连、尾尾相接”。公式别记反:记住口诀“串联倒数和,并联直接和”。回归基础:无论多复杂,最后分析弹力和形变时,都要回到F=kx这个基本公式上。

真题示例

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