(江蘇省泰州市教育局教研室 江蘇省口岸中學,江蘇 泰州 225300)
江蘇省徐州市、宿遷市2014年高三年級三模試卷第9題是一道涉及輕彈簧的習題,該題物理情景新穎,內涵豐富,但筆者覺得該題有值得商榷之處,現(xiàn)分析如下.
圖1
圖2
A.不論k為何值,物體都不能靜止在斜面中點
命題給出的參考答案為:A、B、D.筆者認為本題的解決方法可運用假設法.
對于A選項:假設物體能靜止在斜面中點,那么對物體進行受力分析,重力沿斜面向下的分大小是:mgsin37°,摩擦力的方向必然沿斜面向上,其最大值為:μmgcos37°=0.5mgcos37°.
要使得物體平衡,則mgsin37°≤0.5mgcos37°.由于sin37°=0.6,cos37°=0.8,顯然不可能平衡,因此A正確.
撇開此題,縱觀近年來各地高考試卷及高考模擬題,其中以輕質彈簧為載體,創(chuàng)設有關物理情景,對諸如力的概念、物體的平衡、牛頓運動定律的應用、能的轉化與守恒進行考查(如2013江蘇高考第9題).彈簧類命題出發(fā)點是借助輕彈簧是一種理想化的物理模型,而解題的立足點可歸納為以下幾方面:
(1)彈簧的彈力大小和方向是由其形變決定的.當題目中出現(xiàn)彈簧時,分析時要注意彈力大小和方向要與形變相對應.解題時一般是從彈簧的形變入手分析,首先要明確彈簧原長的位置以及形變的位置,其次由物體空間位置的變化的幾何關系找出形變量x,確定彈力的大小、方向,繼而通過分析、計算得到物體運動狀態(tài)的可能變化.
(2)彈簧的彈力不突變.由于彈簧發(fā)生形變的改變過程需要時間,瞬時的形變量可以認為不變.故在分析瞬時變化時,彈力大小可以認為不變.
(3)輕彈簧類似輕桿模型,質量認為是零,即其所受的合外力為零.它的運動狀態(tài)由與之連接的物體決定.
(4)根據(jù)“功是能轉化的量度”,彈簧彈力做的功等于彈性勢能改變量的負值.或根據(jù)圖像法,F(xiàn)-x圖線與橫軸所圍面積表示彈簧彈性勢能的變化.需注意高考不作以上定量的計算要求,但可作定性討論.因此,在分析彈簧彈力做功問題時,由胡克定律(F=-kx)可知該變力為線性變化,故可先求出平均力,再根據(jù)功的定義式進行計算,當然亦可根據(jù)動能定理或能量守恒定律求解.通常在求彈力的功或彈性勢能的改變時,一般從能量的轉化與守恒的角度來求解.