简述高考高考中弹簧类模型

翻开历年全国各省市高考物理试卷，弹簧类模型出现频率之高让人震惊。虽然大纲对胡克定律要求并不是很高，但是弹簧类模型能涉及力和加速度、功和能、冲量和动量甚至简谐运动等多个物理概念和规律。学生往往对弹力大小和方向的变化过程缺乏清晰的分析，不能建立与之相关的物理模型和进行分门别类，导致解题思路不清、效率低下，错误率较高。
本文就近年高考题中出现的弹簧模型进行归纳和总结，对部分弹簧试题归类，对典型试题加以评析，力求使同学们高考复习中有的放矢，提高学习效率。

一、以弹簧为载体的平衡状态问题

物体处摘自：毕业论文任务书www.618jyw.com
于平衡状态的问题是高中物理的重点，很多此类题目是以弹簧为载体的。解决这类型的题目时要选取和弹簧连接的物体为研究对象，或者运用整体法，利用物体处于平衡状态，合外力为零求出弹力，或者利用胡克定律弹簧的伸长量、压缩量以及弹簧的长度与原长求出弹力。在这里还要特别注意由弹簧自身的特点所决定，必须考虑到弹簧既可以处于拉伸状态，也可以处于压缩状态，必须全面分析各种可能性，以防漏解。

二、以弹簧为载体的非平衡状态问题

此类题主要指弹簧在相对位置发生变化时，所引起的力、加速度、速度、功能和合外力等其他物理量发生变化的情况。解决这类型的题目时要注意弹簧的弹力是一种由形变而决定大小和方向的力。分析问题时要注意弹力的大小与方向时刻要与当时的形变相对应。一般应从弹簧的形变分析入手，先确定弹簧原长位置，现长位置，找出形变量x与物体空间位置变化的几何关系，分析形变所对应的弹力大小、方向，以此来分析计算物体运动状态的可能变化。

三、弹簧的瞬间类问题

弹簧的弹力属于接触力，弹簧两端必须都与其他物体接触才可能有弹力。如果弹簧的一端和其他物体脱离接触，或处于拉伸状态的弹簧突然被剪断，那么弹簧两端的弹力都将立即变为零。
在弹簧两端都保持与其他物体接触的条件下，弹簧弹力的大小F=kx与形变量x成正比。由于形变量的改变需要一定时间，因此这种情况下，弹力的大小不会突然改变，即弹簧弹力大小的改变需要一定的时间。（这一点与绳不同，高中物理研究中，是不考虑绳的形变的，因此绳两端所受弹力的改变可以是瞬时的。）

四、弹簧弹力做功与动量、能量的综合问题

弹簧的弹力是一个变力，而且弹性势能仅与弹性形变量有关，高考中对弹性势能的公式不作定量要求，所以在求弹力做功或弹性势能的改变时，一般以能量的转化与守恒的角度来求解。如果涉及两个物理过程中的弹簧形变量相等时，往往弹性势能的改变可以抵消或替代求解。分析解决这类问题时，要细致分析弹簧的动态过程，利用动能定理和功能关系来求解。
例：（2010福建）如图（甲）所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复.通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力随时间变化的图像如图（乙）所示，则（ ）
（A）t1时刻小球动能最大.
（B）t2时刻小球动能最大.
（C）t2～t3这段时间内，小球的动能先增加后减少.
（D）t2～t3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能.
解析小球在接触弹簧之前自由落体，碰到弹簧后先做加速度不断减小的加速运动，当加速度为零即重力等于弹簧弹力时加速度达到最大值，而后往下做加速度不断增大的减速运动，与弹簧接触的整个下降过程，小球的动能和重力势能转化为弹簧的弹性势能.上升过程恰好与下降过程互逆.由乙图可知t1时刻开始接触弹簧；t2时刻弹力最大，小球处在最低点，动能最小；t3时刻小球往上运动恰好要离开弹簧；t2～t3这段时间内，小球先加速后减速，小球的动能先增加后减少。C选项正确。
（作者单位：山东省利津二中）